周忠和

演化与进化

“进化”一词，我们或许习以为常，但相关专业的学者其实更喜欢用“演化”代替之。理由很简单：前者有时候会误导公众（事实上，已经误导得不轻），使大家以为生命的演进过程具有方向性、进步性，其实不然。地球生命的进化之路同然有章可循，但途中也充满了偶然，从来没有预设的方向和目的。换句话说，进化是一個机会主义的过程。

所谓的低级、高级，或者低等、高等之分，都只不过是人类强行将自己的价值观标签贴到生物身上的东西。通俗来讲，人类自以为是地既做运动员，又当裁判员。

达尔文早就表达过“说一种生物比另一种生物高级是荒谬的”这一观点，事实上正是他提出的进化理论，首次挑战了“人类在生物界占据独特地位”的固有认知，而且他自己也很少使用进化这个词。

没有一种生物的适应是完美的，人类自然也不例外。

不过话又说回来，语言是用来交流的，约定俗成是定律，因此在我看来，无论使用“进化”还是“演化”都没有问题，重要的是理解其中的道理。

自然选择与进化

自然选择是生命进化的主要动力，也是达尔文最伟大的发现之一，尽管公平地说，华莱士应当与达尔文共享这一荣誉。

自然选择实际上也是一个淘汰的过程。也有人把自然选择定义为“非随机生存”。

自然选择通常指环境对生物的选择，与之相对的还有人工选择。后者源于人类的出现，只是生物进化历史中的短暂瞬间，有趣的是，达尔文获得自然选择的灵感似乎主要来自人工选择。

虽然人类创造了人工选择，但显然人类还不是造物主，人工选择的产物在自然环境下常常难以持续。人工选择有方向性和目的，但是自然选择没有。著名的进化学者古尔德曾经说过，“大自然不是动物驯化者，没有预定的目的来调节生命的历史进程。”

通常，性选择被认为是自然选择的一种特殊类型。达尔文在1871年专门著书讨论性选择与人类起源，不论出于什么原因，我总感觉性选择在生命进化中的作用或许被低估了，因为毕竟性还可以直接产生变异。

某种意义上说，生物是运动员，环境便是裁判员，而自然选择就是比赛的规则。

生物是被告和原告，环境便是法官，自然选择才是最权威的宪法和法律。

环境与进化

要想真正了解30多亿年生物进化的真谛，离开了对环境背景的理解，无论如何都是一项不可能完成的使命。

仅仅从生物的角度认识生物的进化，就很容易陷入宿命论的圈套。一旦认识了生物进化和环境的关系，“上帝”便自动退去了神秘的光环。

对某一种类的生物而言，环境可以是地质、大气、海洋等，也可以是同一生态系统中有关联的其他生物。

事实上，远古生命的葬礼——化石形成的过程，也离不开哀婉凄怆的环境背景音乐的伴奏。

生命进化与环境是生物多样性世界的阴阳两面。

进化与环境的交织才有了生态。进化是生态演变的动力;生态演变又时刻在影响着进化。生态系统的演变，实质上就是生命与环境协同演化的过程。

环境对进化的影响是形形色色的，可以为波涛汹涌，也可为细流涓涓。

进化也一刻不停地改造着环境，从肉眼看不见的细菌到自诩最为高等的人类，很难分出谁的作用更大。

微生物与进化

人们很容易忽略，地球大气中氧气的出现还是微生物（例如，属于原核生物的蓝细菌）的功劳。没有它们，地球生命进化的历史将被重新改写。换句话说，一些微生物不仅进化成了动、植物，而且早在动植物出现之前，它们就已经将大气的成分调节到了宜居的状态。

最不起眼的微生物从30多亿年前顽强地生活到了今天，似乎丝毫不受任何一次大灭绝事件的影响，究其原因，不是因为它们复杂和“进步”，而是得益于其简单和原始。

人类的身体就是生命进化历史和环境的结合体。且不说我们对氧气的依赖，想想我们肠胃中数以百计种有用的细菌，没有它们我们一天也无法活下去。越来越多的证据表明，人体内本来认为没有细菌的区域，其实充满着细菌。人体和动物体就好像是一个细菌混合体。有人估计，人体内的肠道微生物加起来约有两千克的重量。

这些细菌成为人类生存不可或缺的环境;反过来，对它们而言，我们的身体也是它们的环境。

有研究表明，至少近2万年来，人类与微生物一直在快速的共同进化。暂时忘却微生物给我们带来的种种不幸，许多时候他们相互从中受益。从啤酒、葡萄酒，到酸奶、酱油等，这些人类的美味佳肴都拜微生物所赐。

我们都知道，细胞是人体最基本的单元。换个角度来看，从原核生物到真核生物，从单细胞生物到早期的多细胞生物，再到更复杂的生物（如动物，植物）的进化，本质上不过是单细胞生命不断合作、分工、合作的结果。复杂的生命就像一个个微生物组成的大社会。

如果从基因的层次来看，人类的许多重要的基因，事实上也有着悠久的历史，甚至可以向前一直追溯到细菌。

复杂的生命就像一个个微生物组成的大社会。

遗传与进化

生物进化是一条有着无数分支、不断变幻的历史长河。双螺旋的DNA如同连绵不断的江河之水，环境是蜿蜒曲折的河床。

奔腾的水流一直不停地改造着它赖以存在的河床。遗传和环境共同引导着生物进化的方向。

我们一般的理解是遗传产生变异，环境负责选择。其实，也不尽然。发育遗传学的研究表明，环境不仅能够控制基因的开关，有时候环境的印记甚至还能够隔代遗传下去。换句话说，环境的作用还对变异产生影响。

基因组学的发展揭示了一个现象：生物的复杂程度与它的基因数量的多少并没有呈正比关系。据估计，人类的基因数量只不过是蠕虫的两倍大小而已。

古尔德极力反对生物决定论。他曾经引用约翰·穆勒的一段话：“在所有逃避考虑社会与道德对人类心灵影响的平庸方式中，最平庸的一种就是将行为和性状的多样性归咎于遗传天性的差异”。

太阳与进化

都说万物生长靠太阳，其实也不尽然。

20世纪80年代初，风靡一时的科幻连续剧《大西洋底来的人》曾让我们这些刚刚接触到电视的学生看得如痴如醉，谁曾料想，如今人类竟然真的发现了深海海底的热液中生活了許多不为人知的神秘生物。它们堪称最顽强的生命！

在漆黑的深海海底，这些微生物无须接受阳光的照耀，仅仅利用化学能，就支撑起它们生命的活动。

不见阳光的深海生物。

二氧化碳与进化

如今让我们谈虎色变的二氧化碳浓度的增加，其实在漫长的地质历史时期已不知反复了多少次。很少有人会告诉你的真相是，恐龙繁盛的时期，二氧化碳浓度至少比现在高出好多倍。

不论始作俑者是源于自然或者是人类作用，当今二氧化碳浓度的增加，对生物进化和生物多样性的影响是毋庸置疑的。真正的问题是，影响是什么？影响有多大？

遗憾的是，我们并没有准确的答案。

恐龙繁盛的时期，二氢化碳浓度比现在更高。

氧气与进化

在地球45亿年的历史几乎一半的时间内，大气中是没有氧气的，氧气的出现以及大气氧含量的增加与生命的进化密切相关。

直到有一天大气中有了足够的氧气，生命才开始迈向复杂进化的征程，变得充满了活力。地质历史上氧气的增加可能还诱发了寒武纪的生命“大爆发”，尽管5亿年前大气中氧气含量还不过为现代的三分之一。

而到了4亿年前，大气氧含量便达到了今天的水平，于是植物的大规模登陆开始了，有了最原始的森林，“鱼类的时代”粉墨登场，四足动物的登陆也接踵而至。

4亿年前，大气氧含量提高，植物开始大规模登陆。

水与进化

生命来自海洋。

生命来自海洋。生命离不开水。

在生命进化的全部历史中，绝大部分的时间都发生在海洋。直至4亿多年前，生命才开始了向陆地启程。

在某种意义上说，所有的生物一生都再也离不开水，例如人类的体内就含有65%的水。甚至有些离开了水体环境生活的动物，后来不少又反复回到了水中，如同漂泊在外的游子回到了故乡母亲的怀抱。

温度与进化

温度对进化的影响比比皆是。

绝大多数的动物都是变温动物，恒温动物的出现是一个重要的事件，有助于动物更好地适应多变的环境。在动物进化历史上，我们最为熟悉的恒温动物是鸟类和哺乳类。最新研究表明，有些水生动物（如一些鱼类），也能变为恒温的动物。

虽然有性生物的性别通常都是由遗传因素决定的，但也不全然。譬如，许多龟的性别就是由孵化的温度决定的。

对生物产生真正影响的或许不是温度多高多低，也不是增减了多少，而是看其是否超过了临界（阀值）。

许多龟的性别就是由孵化的温度决定的。

海陆变迁与进化

看似两个风马牛不相干的事情，其实在生物进化历程剧的舞台上，合作演绎了一幕幕波澜壮阔的神奇剧情。

沧海桑田，海陆变迁如同变幻的舞台，芸芸众生穿梭其间，大陆的聚合离散，大海的风云变幻，带来的是生物的亲离子散。置身如此环境中，生命方才显得如此弱小。

因为发现了非洲和南美洲相对海岸线几乎完满的锯齿状对接，魏格纳提出了大陆漂移说，一个气象学家提出了后来逐步演变为20世纪地质学上最伟大的理论——板块构造理论。这一理论也为我们理解生命的地理学提供了最重要的基础。

不同大陆（或岛屿）上的化石则如同拼图游戏上的数字，可以帮助完成最后的拼图。如今分子生物学与年代地质学的研究，能够更为准确地恢复这些大陆（或岛屿）分离的历史。

印度板块曾经是南极洲、澳洲和非洲的邻居，五千万年前在北征的途中和欧亚大陆相聚。没有这次历史的碰撞，我们将无法领略喜马拉雅最高峰的宏伟，也更无法理解生活在这一地区生命的传奇历史。

地质学与进化

地质学的创始人莱伊尔堪称达尔文的启蒙导师和挚友。达尔文曾说，没有莱伊尔的《地质学原理》，就没有他的《物种起源》。

尽管巨著《地质学原理》多少蕴含了生物进化的思想，莱伊尔真正接受达尔文的思想，却经历了曲折的过程。可见生命进化与地质学的关系真的像一对孪生的姐妹。

正因为达尔文的伟大进化理论大厦是建立在坚固的“岩石之上，所以它才会一百多年来历久弥新，屹立不倒。（责任编辑 张虹）

2009年，我曾在《生物进化》杂志发表过一篇随笔，题目是“生物进化随想录”，受到一些朋友的鼓励，就一直计划写一篇续篇。随后的10年，一直思考生物进化与环境的关系问题，期间虽曾做过不少相关的学术或科普的报告，但苦于找不到灵感，加之笔拙，迟迟未能动笔。在《大自然探索》编辑张虹的催促之下，勉强完成此文，可算作是其妇妹篇。