生命（六）生物进化的证据

Bob Berman

索引：

一、生物的变异；1.变异的普遍性；2.变异的性质和来源

二、生物进化的化石证据

地球上生活着的生物物种有数百万种之多，绚丽多彩的生物界是在原始生命的基础上长期进化发展起来的，而生物进化这一思想的产生也经历了十分漫长的认识过程。在历史上很长一段时间，神创论一直主宰着人们的思想，形形色色的生物被认为是在某一时刻被一次创造出来的，而且一旦形成就永远不再改变。进化思想，即一个物种是由另一个物种演化而来的，实际上在古代即有萌芽，尤其是在18世纪至19世纪初，法国人布封和拉马克（JeanBoptisteLarmark）及英国人E.达尔文（ErssmaDarwin，C.Darwin之祖父）都曾考虑过生物进化的可能性，但都未能提出令人信服的证据。直至C.达尔文（1858）《物种起源》的发表才宣告生物进化理论的确立。

C.达尔文

一、生物的变异

1.变异的普遍性

变异，是指子代与亲代之间或者同一世代的个体与个体、群体与群体之间的差异。只要对自然界稍作仔细的考察就会发现，在生物界中变异是普遍存在的。生物是千差万别的，不仅不同种与种之间有差别，即便是同一物种内的种群与种群之间、个体与个体之间总会不同程度地存在着变异。种内变异的存在本身就是对认为物种不变的神创论的否定。同一类群的种与种之间除存在着一定差异外，又总能找到某些相似之处，这会使人很自然地推测：这些不同的物种可能是由一个共同的祖先分化而来的。

达尔文在1831-1836年间参加英国海军舰艇贝格尔号探险航行的过程中，观察了多个地区的生物区系，特别是对只有约100万年历史的加拉帕戈斯群岛的考察，发现这样一群年轻的岛屿中竟然分别栖息着许多种相似而又不完全相同的龟和鸟，这些发现成为其自然选择学说中的重要证据。

2.变异的性质和来源

人们通常能观察到的是生物表型的变异。表型变异包括两种类型：可遗传的变异和不遗传的变异。可遗传的变异是由基因型来决定的；不遗传的变异是环境对表型的修饰作用造成的，也称为环境饰变。用一个简单的公式来表示，即：表型=基因型+环境饰变。只有可以遗传的变异才与进化有关，而下列几个方面的因素均可形成可遗传的变异。

基因的重新组合：每个基因在染色体上都有其特定位置，即基因位点，同一位点上的基因为等位基因。绝大多数生物的体细胞都是二倍体，它们的细胞核中有来自其父母双方的各一套染色体。依照孟德尔的遗传学定律，生物在繁殖过程中等位基因可以自由分离和重新组合。等位基因的重组就有可能产生新的基因型组合，而不同的繁殖方式对基因重组却有着直接的影响。

染色体结构变化：正是由于基因位于染色体上，染色体结构变化可使个体发生遗传变异，严重时也可能导致个体的死亡。染色体的变化均起源于染色体断裂，发生断裂的染色体可能恢复原来的状态，也可能与另一染色体断裂片断相连而使染色体发生畸变。染色体畸变主要有以下几种：

①缺失，因染色体的断裂而失去一段；

②重复，一条染色体的断裂片断连到与其同源的另一染色体的相应部位，使后者产生一段重复基因；

③倒位，一段染色体的断裂片断颠倒位置后再连接上去；

④易位，染色体的断裂片断连接到非同源染色体上。

染色体数目变化：除了染色体结构变化外，生物体的染色体数目也会发生变异，这包括：

①整倍体变异，一般生物都是二倍体，但有时体细胞染色体数会成整倍地增加而变为三倍体、四倍体、六倍体甚至八倍体；

②非整倍变异：体细胞中染色体数目变化主要表现为个别染色体的增减，这是由配子形成之前减数分裂的错误造成的。多倍体个体在产量或品质等性状上都有可能与二倍体个体有很大差异，异源多倍体的产出甚至直接导致新物种的形成。染色体的非整倍变异所引起的遗传性状改变比整倍体变异时更明显，但通常没有进化意义。

基因突变：染色体畸变和染色体数目变异只改变了基因的组合或数量，基因突变是基因自身的改变，它可以发生在生殖细胞并遗传给后代，也可以发生在体细胞而不遗传给后代。基因突变有两种形式：

①替换，即DNA碱基序列中的一个碱基被另一个碱基所替代，它只影响单个遗传密码。

②移码突变，即在DNA的碱基序列上插入一个至几个碱基或者失去一个至几个碱基，这可能会使全部遗传密码都发生改变。自然界中存在的多种物理因素如γ射线、紫外线、高或过低的温度以及某些化学物质，如黄曲霉素等，都有可能导致基因突变。

二、生物进化的化石证据

图8 化石生物举例

对现存的生物谱系进行分析，得到的只是生物进化的间接证据，而生物进化的唯一直接证据是由化石记录来提供的。现存生物在长期的进化过程中曾产生过一些中间过渡类型，这些过渡类型要么演变为不同的生物而在地球上继续生存下去，要么不能适应环境而灭绝，只有在化石中才能找到它们的踪迹。根据岩石中的放射性同位素的衰变速率可以较为准确的判断和计算出化石地层的年龄，从而推测出各类生物在地球上出现的年代及不同类型生物出现的前后顺序，见上图和下表。