达尔文进化论质疑——生命起源与演化的困惑与思考(三)
第二个困惑是谁是寒武纪30多个不同门类动物的共同祖先?寒武纪突然出现了30多个不同门类的动物,它们有没有共同祖先?如果有,谁是它们的共同祖先?这个问题一直困扰着达尔文,以及达尔文去世以后100多年来的古生物学家。因为达尔文知道在寒武纪之前没有动物化石,所以什么是寒武纪30多不同门类的共同祖先,他一直在寻找。有人觉得应该去追根溯源,在寒武纪地层下面寻找它的祖先。
1998年,陈均远、李家维到了贵州瓮安县。在这里他们发现了距离今天5.8亿年的震旦纪(比寒武纪早四五千万年的更深的地质层)的远古动物的卵的化石,卵细胞的化石、胚胎的化石、幼虫化石、沉体动物的化石,特别是发现了极有价值的两侧对称动物的沉体化石。两侧对称是高级动物的基础,只有两侧对称才可能形成复杂的神经系统和器官结构。比如人、恐龙、蜘蛛都是两侧对称的。
他们在5万多块化石当中淘到了10块非常精致的两侧对称的动物化石,体长0.2毫米。因为它太小,是在地球大冰期刚刚过去、万物复苏的时间点发现的,所以给它取名叫小春虫。这是小春虫的示意图,把它切剖开来,有非常对称的结构。瓮安动物群的发现,表明在5.8亿年前,贵州瓮安一带曾经是充满生机的生命乐园。但是还没有任何证据表明,瓮安动物群与澄江动物群有亲友关系。我们还不能认定,瓮安动物群是澄江动物群的祖先。尽管有了这个发现,但谁是寒武纪30多个不同门类动物的共同祖先仍然是一个问题。
到目前为止,古生物学家还没有发现共同祖先的化石证据。但是这个问题有进展。分子生物学的研究表明,所有的生物,不管是动物、植物还是微生物,不管是低等的,比如说小到病毒,还是高等的人,它们都具有完全相同的四种碱基对,都具有相同的遗传密码,都具有相同的DNA。复制的机制完全一样,转录的机制完全一样,合成蛋白的机制完全一样。在分子生物学层面上,告诉我们它们在分子水平上具有高度的一致性。基于这一科学,我可以大胆地猜测,不同门类的生物有共同的祖先。
这个观点最早是达尔文在《物种起源》当中提出来的。但是达尔文的观点,完全是天才的预言、猜测,没有证据。尽管还没有发现化石的证据,但分子生物学的研究告诉我们,我从这个基础,以这样的科学为依据来认同我们有共同祖先。这个共同祖先就是具有某种活性的生物大分子。去年美国一位“天才”生物学家Venter,人工合成了具有活性的生物大分子,在我们国内评价反响不是很大。但这是非常了不得的重大科学成就。他一合成,马上有基金给他一亿美元,让他继续研究。Venter是非常狂的人。人体的DNA测序,六个国家在做,做了将近七八年,他一个人做,很快宣布已经测出来了,马上申请专利。
我认为他合成的就是具有活性的DNA分子,它可以自我复制,可以转录,可以合成蛋白质,就是我们的共同祖先。这个共同祖先到现在为止,还没有发现化石的证据。因为它太小,以后科学发展我认为可以找到证据。只要有,它就会留下蛛丝马迹,就可以看到它的痕迹。但什么时候发现,不知道,肯定发展到一定程度可以发现,就好像宇宙大爆炸。怎么知道它是大爆炸?后来发现背景辐射150亿年,到今天还是发现了。
如果我们有共同祖先,我认为从共同祖先到寒武纪生命大爆发的进化,可能不是传统意义上渐进的、连续的、线性的进化。渐进的、连续的、线性的进化是达尔文所认定的。我认为是突发的、间断的、非线性的演化。共同祖先我认定是DNA的生物大分子,它的演化是间断的、非线性的、非连续的。它有过一次细胞界的大爆发,通过爆发,产生了两种细胞,一种叫原核细胞,一种叫真核细胞。原核细胞一直到今天都保持没有多大变化。但真核细胞在变、在演化。真核细胞发生了一次大爆炸,我把它叫作“生物界的大爆炸”。生物界大爆炸形成了三界:植物界、动物界、微生物界。
植物界有爆发,不然自然界不可能有这么多名目繁多的不同种类的植物。只不过植物界的爆发,拿到的证据不多,没有发言权。微生物界也有大爆发,现在所有的微生物有多少种,不同门类的也可以给它分类。动物界大爆发就是在寒武纪生命大爆发,形成了30多个不同门类的动物的原始代表。
第三个困惑是寒武纪以来为什么不同门类的动物的进化速率表现得如此悬殊?如果说寒武纪地球上有了30多个不同门类的动物,5.3亿年过去了,这些不同门类动物的进化速率非常不同。像节肢动物门一直在不断地进化,脊椎动物进化开始很慢,后来很快。但是有相当一部分门类的动物,比如曳鳃动物、星虫动物、箭虫动物、尾索动物、海豆芽动物门,这些动物数亿年如一日,5.3亿年前是什么样的形态、结构,今天仍然是什么样的形态、结构。
为什么它们的进化速率如此的悬殊和不同?对这个问题的解读,理论有很多。首先人们对进化的速率用科学去解读的话,比如说奥地利科学家Zuckerkandl、美国科学家PauLing,最先发现进化跟氨基酸的数量有关,氨基酸数量决定了变异的速度。氨基酸数量多,变异的量就多,跟氨基酸的数量成正比。所以控制进化的速率归根结底是由DNA或者DNA的碱基决定的。后来他们研究碱基,发现了一个理论叫作“分子时钟”理论,这个理论告诉我们,变异的速度是非常准确的,跟碱基的变异速度一样,是非常确定,有多少碱基,它就会在一定时间发生某一个碱基的变化。他们提出了一个“分子时钟”理论,变异的速度非常精准,跟DNA的碱基数量有关。他们用这个分子理论进行检验,看对不对,能不能被大家接受。最成功的案例是他们检测人科的起源。过去古人类学家说人类起源于1500万到3000万年,后来用“分子时钟”理论检测,觉得人科只不过是500万年的历史。他们提出完全不同的一个时间段,随后有古人类学家重新评估,评估的结果修正了,现在人科的起源是500万年。
如果按照“分子时钟”理论,我们可以得出这个结果,就是不同物种之间的进化速率应该是相差不多的,不能有这么大的悬殊和差异。如果以均速进行变动,为什么我们看到的演化不均匀,或者有这么大的差异?几十年来这个问题确实一直令人感到非常困惑。
2006年7月,澳大利亚一位华裔科学家何裕华的研究结果引起科学家广泛重视,他发现“分子时钟”的跳动速度并没有像想象中这么准确。他有几个观点:第一,时间越久远,物种越长,它的跳动速度越缓慢。第二,在生命体中的基因,有的是很重要的基因,比如说调控基因很重要,有的是不太重要的基因。相比较的话,越是重要的基因,它的突变速度越慢。这个观点很快被大家所接受。
这种观点还没有把问题解决。因为这样的不准,只是非常小范围的不准,这种误差不是很大。不是大到5.3亿年一点没有变化,这个变化很快,没法解释这个事情。所以何裕华这个理论不能够解决这个问题,也没有人进一步追究。但是对这问题我感到很困惑,我一直在想这个问题,极度痛苦,痛苦之余,我突然想到了一个非常奇妙的原因,就是动物界全新的演化模式,用这个模式可以解读这个问题。
寒武纪动物界大爆发以后,有30多个不同门类的动物。因为星虫动物门数亿年没有变,我就画了一条直线。脊椎动物门有过几次大的演化,这个演化都不是渐进的,都是一种突变的。脊椎动物门在某一个时间段有一个动物门的大爆发,这个大爆发形成了很多纲,比如说有哺乳纲、两栖类、鸟类、爬行类等。两栖类、鸟类也有过自己的大爆发。哺乳纲曾经出现一次大的突变,形成了很多目,像灵长目、啮齿目、奇蹄目。灵长目也有大爆发,叫动物目的大爆发,产生了很多属,像人属、猴属、猿属等。人属应该也有爆发,形成了不同的种,黄种人、白种人之类,是这样一种演化模式。它绝对不是连续的、渐进的、平缓的、线性的演化。从这样的演化中,我可以非常大胆地说,人不是从猿进化来的。到今天为止,大概没有一个人有这么大胆的预言,我认为人不是从猿进化来,人跟猿是兄弟关系。17世纪生物学家叫林奈都这么分类,我觉得分得还是很有道理的。灵长目有过一次目的大突变,这里可以叫作大爆发,它产生了人属、猿属、猴属。我有证据,最重要的证据就是化石证据,因为现在我们发现人的化石,有四五百万年,猿的化石也是四五百万年。人、猿、猴在地球上出现几乎是同时的。
我大胆地做出一个预言,我希望我这一预言能够被后来越来越多的事实证明。我们人和猿是几乎同时在这地方出现,因为它的突变不是渐进的。这样的进化模式,跟前面的进化模式完全吻合。我们共同祖先一直进化到寒武纪生命大爆发是这样的进化模式,然后从寒武纪动物大爆发到我们今天人也是这样的进化模式。我认为从寒武纪生命大爆发到今天的生命演化,不是传统意义上的渐进的、连续的、线性的、倒树状演化,而是突发的、间断的、非线性的演化,这种演化模式不仅可以很好地解释寒武纪生命大爆发以来,不同门类动物进化速率何以如此悬殊,也和寒武纪前生命演化模式相吻合。
三个结论。第一条,生命有共同的祖先。我认同达尔文的观点,只不过达尔文是天才的预言,天才的猜测,我有现代分子生物学的证据。
第二条,生命的演化不是达尔文进化论意义上渐进的、连续的、线性的、倒树状演化,而是在不同层次上以大爆炸形式展开的突发的、间断的、非线性的演化。这种演化模式实际上是对过去演化模式的颠覆。比如说我讲人不是从猿进化来的,过去一直认为先有了单细胞,然后到多细胞,有了低级动物,到高级动物。先有鱼,然后有两栖类青蛙,两栖蛙上岸后有了爬行的,有了蛇,有了鸟,然后有了哺乳类,这样一条的演化模式。我们跟鸟、鱼、爬行没有什么关系,充其量是兄弟关系,越往上追溯隔得越远。就像一个学校有很多学院,只要有交通大学,可能就有很多个学院,每个学院下面有很多系。
第三条,演化的主要机制不是自然选择,我这是对达尔文的否定,是生命体的突变。这种突变,比较新颖的依据就是Hox基因理论、热休克蛋白90α理论。
课程简介
讲座伊始,上海交通大学的孙毅霖教授为大家介绍了达尔文进化论的三个观点,即所有的物种都有共同的祖先;生命的进化是一种渐变的进化;进化的机制是自然选择。针对达尔文进化论的观点,孙教授指出了其存在的缺陷:化石证据的缺失,并由此引出了寒武纪生命大爆发现象。
众多古生物学家在寒武纪地质层里有了重大发现,发掘到大量的动物化石。其中最大的发现,当属中国云南寒武纪澄江动物化石群。接着,孙老师谈到寒武纪生命大爆发现象所引发的一些困惑。
困惑一:不同门类的动物何以在寒武纪同时出现?
对这一问题的解答,孙教授介绍了Hox基因调控理论和热休克蛋白90α理论。
困惑二:谁是寒武纪不同门类动物的共同祖先?
到目前为止,古生物学家还没有发现共同祖先的化石证据,但分子生物学的研究表明所有生物都具有相同的碱基对和遗传密码,所以孙教授猜测,不同生物的共同祖先就是某种具有活性的生物大分子。
困惑三:寒武纪以来不同门类动物进化速率何以如此悬殊?
“分子时钟”理论和何裕华的研究仍没有解决这一问题,由此孙教授提出了动物界全新的演化模式,从全新的视角对这一问题进行了解答。
讲座最后,孙教授总结了对于达尔文进化论观点的思考,得出三个结论,即生命有共同的祖先;生命的演化是在不同层次上以大爆炸形式展开的,突发的、间断的、非线性的演化;演化的主要机制是生命体的突变。
(视频拍摄于2012年)
- 达尔文进化论的三个主要观点
- 达尔文进化论对基督教文化的挑战表现在哪些方面?
- 达尔文对自己进化论观点的反思
- 孙毅霖教授如何评价达尔文进化论?
- 达尔文进化论缺失的化石证据表现在哪两个方面?
- 中国云南澄江地区动物化石的重大发现
- 中国云南澄江地区发现的代表性动物化石
- 寒武纪生命大爆发引发了哪些困惑?
- Hox基因调控理论是怎样解释寒武纪生命大爆发的?
- Hox基因调控理论无法解释哪些历史现象?
- 什么是热休克蛋白90α理论?
- 中国贵州瓮安动物化石的重大发现
- 从分子生物学的角度来看,人类是否有共同的祖先?
- 孙毅霖教授认为动物的进化应该是什么样的?
- 关于“不同门类动物进化速率悬殊”这一问题,科学家有哪些研究发现?
- “分子时钟”理论是如何解读“不同门类动物进化速率悬殊”问题的?
- 孙毅霖教授是如何解读“不同门类动物进化速率悬殊”问题的?
- 孙毅霖教授关于进化论的思考有哪些结论?
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