2018年4月27日

演化不等於進步

許家偉/畢業於輔大生物和陽明微免,曾任職於UCLA微免分子遺傳所和 USC 分藥所,現任職於生技公司研發部。


人們誤以為演化會使物種越趨進步,然而這種觀念上的謬誤可能導因於不清楚演化的機制,同時也端看每一個人對進步的定義為何。


進步的盲點
對於一個物種,「進步」是什麼呢?是體形不停地變大(巨碩的阿根延草食恐龍就代表進步嗎?)、動作越漸敏捷迅速(地表上跑得最快的動物——獵豹——最進步囉?)、智能不斷地提升(家裡會聽口令的狗狗也正在進步中嗎?)生理結構更趨複雜(有腦子、眼珠子、翅膀的物種都比較高級嗎?),還是神經系統變得更細緻呢?(人類就是進步的頂點了嗎?)

圖一:從這幅昆蟲的演化樹,能看出誰比較進步嗎?(要如何解讀一幅演化樹,讀者可以參閱《科學月刊》第573 期〈人類與猴子的前世今生〉一文。)


當我們放眼欣賞當下自然界各式各樣的生命形態時,把演化視為一個進步的過程似乎合情合理。例如,同樣由4 億年前萊尼蟲(Rhyniognatha hirsti,帶翅昆蟲的祖先)所演化而來,具有高度社會性的蜜蜂不就比那些到處亂竄的蟑螂更進步、更高檔嗎?(圖一)或看看同樣由1 億3 千萬年前的被子植物(開花植物)祖先演化而來的蘭花,其複雜的花蕊設計不是比簡單的鬱金香更先進、更前衛嗎?(圖二)若要否認演化中的進步趨勢,連生物學家都會啞口無言,而很多人在解構生物的演化時,會不自覺地將演化視為一趨向進步的過程,因此在演化理論的發展過程中就曾經出現過直進說(orthogenesis,定向演化或直系發生)這種一廂情願的誤判,認為生物的演化過程有預先設定的目標,一旦演化趨勢在一個物種內啟動,無論環境條件如何、該物種只依照某種驅動的力量發展,則演化的動力並非依循達爾文(Charles R. Darwin)所主張的自然選擇(natural selection)機制。

圖二:蘭花與鬱金香。(左)蘭花。(林冠志攝影)(右)鬱金香。(Unsplash)

不論是進步、高級或優秀,這些敘述都是相對的,亦即經過比較或對照之後才能彰顯出來。然而,試問正在演化中的物種要跟誰去比較、用甚麼作參照呢?事實上我們不難發現,有些物種反而會隨著時間變得「不進步」,例如那些一輩子都棲息在洞穴裡的動物——兩棲類的洞螈(Proteus anguinus,俗名Olm)、甲殼類的盲蝦(Munidopsis polymorpha) 和盲蟹、魚類的墨西哥鮨鯉(Astyanax mexicanus)—— 都沒有眼睛( 圖三),因為視覺器官在牠們的棲息環境無用武之處,眼睛既然用不著就乾脆不發展出來;另外,一些腸道寄生蟲甚至會放棄自我移位的能力,這樣才能賴著不走。這就是退化(regression)。退化這一招其實是物種針對任何性狀(trait)的演化績效而去設置的停損點,就是要省下不必要的花費,保留資源去發展其它對生存更有用的器官或技能。


圖三:放棄視覺的動物。(左)洞螈。(Flickr-Javier Ábalos Alvarez, https://flic.kr/p/TqTQG9)(中)盲蝦。(Wikipedia)(右)墨西哥鮨鯉。(Wikipedia)



反覆無常的演化
另外,生物個體有時會出現祖先曾擁有過、但在演化歷史中被拋棄的性狀,這種現象稱為返古(atavism,亦稱返祖)。例如每500 條鯨魚中就有 1 條出現後肢,這是因為牠們的祖先曾經是陸地上的四足哺乳類動物;本應是單趾的馬蹄會多出一趾,因為5 千8 百萬年前馬的祖先是前肢有4 趾,後肢有3 趾的多趾動物(polydactyly);人類也會出現尾骨外露(即短尾)或多毛的症狀。(但若人類突然變成 3 隻腳不算返古,因為人類的祖先從來就沒有3隻腳過。)在個體上出現返古是DNA 突變所致,讓本來關閉的基因重新啟動。

......【更多內容請閱讀科學月刊第581期】

沒有留言: