本社编译报道】不管你是否对人类进化感兴趣,你都一定见过下面这张“人类进化图”,它直观地展示了现代人的进化过程。然而,最新研究发现,这一图解竟然是错的!人类的进化并非像“进化图”呈现的那样像一条锁链,一环扣一环,也不是每一次进化都变得更为高级;而是更像一棵树上的树杈,不断发散,进化过程也更随机。

进化论向我们阐释了所有生物是怎样形成的,包括人类自己。部分鱼类在进化过程中形成了腿,便有了两栖动物;部分恐龙在进化过程中形成了翅膀,便有了翼龙类的存在;其他物种则在进化过程中形成了子宫,于是开始繁衍后代。

但这张广为流传的“进化图”却一直在向我们传达关于进化的错误观念。其实“进化”不一定是朝着更加复杂的方向进行的。“生命之树”(tree of life, TOL)上许多支系都是极为简单的(比如细菌的进化过程),或是复杂性不断减少的(比如寄生虫的进化过程)。虽然二者进化成了更简单的有机体,但它们至今存活得很好。

我们在《自然-生态学与进化》上发表了最新的研究成果。在这项研究中,我们对100多种生物(大部分是动物)的全基因组进行了比较,想从基因的角度了解动物界的演变过程。研究结果表明,主要动物群体的起源(例如人类的起源)与新基因的增加无关,而与大量基因损失有关。

“醉汉走路”模型:进化过程中的随机性

美国著名进化生物学家斯蒂芬·杰·古尔德(Stephen Jay Gould)就是对这张“进化图”持强烈反对意见的人之一,即不赞同“进化”总是朝着复杂的方向进行这一观点。1996年,古尔德《生命的壮阔》(Full House)一书出版。在该书中,古尔德使用到了“醉汉走路”这一模型(译者注:“醉汉走路”模型讨论了随机性在日常事件中的作用)。一名酒鬼从火车站的酒吧走出来,笨拙地在站台上来回走动,身体摇摆在酒吧和铁轨之间。假若给予他足够的时间,这名酒鬼将有可能掉入铁轨并卡在那里。

在该模型中,“站台”代表着不同的“复杂程度”,“酒吧”代表最低的复杂性,“铁轨”代表最高的复杂性,从酒吧出来则代表着生命的开始,这个时候生命的复杂性最低。在行走过程中,有时候会偶然跌落到铁轨上(以增加复杂性的方式演变),而另一些时候则会跌倒在酒吧旁边(以降低复杂性的方式演变)。

无论是倒向哪边,都不能将二者进行比较,因为没有孰好孰坏之分。根据环境的不同,在演变的过程中,保持简单形态或复杂性降低的生物可能比复杂性增加的生物更容易存活。

生命之树

大多数动物都可归类于主要进化谱系,即生命树上那些阐释至今存活下来的动物是如何从一系列共同的祖先进化而来的分支。为了找出这个问题的答案,我们对那些可公开获得其基因组序列的每一种动物谱系(即物种变化的血统)进行了研究,也研究了许多非动物谱系,并将二者进行比较。

其中一种是后口动物的血统,包括人类和其他脊椎动物,以及海星或海胆。 另一种是蜕皮动物,包括节肢动物(昆虫、龙虾、蜘蛛、千足虫)和其他蜕皮动物,如蛔虫。其中脊椎动物和昆虫被视为最复杂的动物。最后,还有冠轮动物的血统,包括诸如软体动物(如蜗牛)或环节动物(蚯蚓)在内的以及其它许多种类的动物血统。

我们之所以选择各种各样的生物进行研究,是希望弄清楚它们在生命树上的关联,以及它们共有和各自特有的基因。如果某个基因存在于树的较旧分支中而不在较嫩的分支中,则我们推断该基因已在进化过程中丢失。反之,我们则认为,在演变过程中,增加了新的基因。

显示了不同动物群体基因变化数量的生命树示意图。向下的橙色三角形表示基因的缺失;向上的绿色三角形表示基因的获得。三角形越大,则变化越大。(图片来源:Jordi Paps, Author)

研究结果显示,在进化过程中,丢失和获得的基因数量都是空前的,这在以前的分析中从未见过。其中,后口动物(包括人类)和蜕皮动物(包括昆虫)这两个主要谱系显示出最多的基因丢失。相反,在冠轮动物的的谱系中,其新增的基因数量与丢失的基因数量则保持均衡。

我们的研究结果与斯蒂芬·杰·古尔德的“醉汉走路”模型相互印证。从基因层面来看,动物的生命因离开“酒吧”而变得更加复杂。但不久之后,有些谱系在演变过程中基因开始丢失,从而重新跌落到“酒吧”附近,而另一些谱系却增添了新的成员,偏向了“铁轨”一边。因此,“进化”的过程可以总结如下:进化是一种在酒精作用下,徘徊于“酒吧”和“铁轨”之间的随机选择。我们认为这是近乎完美的解释。或者,就像网上的表情包所描述的那样:“进化大师快回家吧!你喝醉了!”【全文完】

 

图片来源:网络

 

来源:Big Think
作者:Jordi Paps & Cristina Guijarro-Clarke
编译:刘俊容
校改:刘檬莲
责任编辑:江雁
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