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进化过程是如何进行的(下)

与人类设计师不同,进化过程从来不从草稿开始。相反,它会带着已经存在的特性去适应新的生活方式。结果,每种生物中都会留下自己过去的痕迹。

人类是伟大的计划者,在我们做任何事情前,都会先决定应该怎么做,需要达到怎样的效果,从而选择最佳的材料。但是进化却是以非常不一样的方式进行的,因为推动进化的是自然选择,而大自然不会事先做好计划。因此,进化是循着一条无法预测的道路行进下去的——它可以将一种适应转换成很多新的适应,也可以走回头路,把其已经创造出来的东西抛弃掉。

进化的速度是多种多样的。这种腔棘鱼在过去的6500万年中只发生了微小的变化。进化速度很慢的物种现在被称为“活化石”,其中有植物、微生物,也有动物。

不同的四肢

脊椎动物是进化过程机动性的一个很好的例子。脊椎动物是长有脊椎的动物,它们的四肢形式包括腿、鳍状肢、鳍和翅膀等多种。从外观来看,这些肢体的差别非常大,并且以不同的方式运作。但是脊椎动物的四肢有着相同的构造,用科学术语来说,这就称为“同源性”。意味着它们拥有从久远时期的同一个祖先继承下来的相同的骨架,不管它们的四肢是长还是短,是肥胖还是扁平。同源结构为“不同的生物有亲缘关系”的理论提供了强有力的证据。

海豹

蝙蝠

虽然从外观上看,海豹和蝙蝠有着巨大的差别,它们的骨架从外形到大小也相距甚远,但是它们的骨架都是按照相同的基本构造而形成的。这种骨架上的相似性说明两者是从同一个远古祖先进化而来的。

同效结构是指那些可以实现相似的功效,但却有着不同构造的部位。比如,鸟类和蜜蜂都能飞,但是鸟的翅膀是由骨头和羽毛组成的,蜜蜂的翅膀则是由一种被称为角素的薄片状物质组成。这两种不同的构造表明,鸟类和蜜蜂是没有亲缘关系的。

放弃它

在进化过程中,当一种适应不再有用时,自然选择就会开始与之作对,直至其最后被淘汰。虽然一种适应的完全消失需要经过很长时间,但是其最终是会完全停止运作的。

与一些不能飞的鸟不同,鸵鸟还是使用它们的翅膀的——它们张开或者放低自己的翅膀以调节身体的温度。雄性鸵鸟还通过张开翅膀来吸引雌性鸵鸟。

鸵鸟和其他不能飞行的鸟类正是经历了这个过程。几百万年前,鸵鸟的祖先是能够飞行的,但是随着时间的推移,它们渐渐减少了在空中活动的时间,鸵鸟的先辈们开始在空旷的非洲草原上生活,遇到危险时不再靠飞行来躲避,而是更多地依赖快速奔跑。经过很多代的进化,自然选择使得它们长出了健硕的腿部肌肉,而翅膀上的肌肉则渐渐萎缩了。今天,鸵鸟翅膀上的肌肉已经无力了,用于飞行的羽毛也变得柔软稀松,不再坚硬了,就算张开了翅膀,鸵鸟也不可能飞上天空了。

一些蜥蜴逐渐失去它们的腿,从而适应挖地生活。大型的无腿石龙子来自非洲南部,可以挖到55厘米深的地下。这只雌性石龙子身边还带着两只幼年的石龙子。

精确的工程

自然界中有大量的适应现象促使生物体的部分组织结构进化得更适于生存环境的需要,如一些爬行动物没有脚,而很多穴居动物只有很小的眼睛。人类也有很多进化中的残留物,比如我们的一些头皮肌肉最初是被用来移动我们的耳的。

但是,构造比较复杂的器官,比如眼睛和耳朵,最初是如何进化的?自然选择能够创造出像上述这类精巧的器官吗?对于这个问题,大部分生物学家是持肯定回答的。像所有其他适应一样,眼睛和耳朵也是经过一连串很小的步骤进化而来的,在每一个进化阶段都会产生一个有用的特征。看看如今动物的眼睛我们会发现,各种动物的眼睛有着极大的差别,有些仅仅能在黑暗中感知光线。但是在长远的未来,自然选择可以将这些眼睛进化得像人类的眼睛一样复杂。