血统演变与新物种诞生：生物演化的基本法则与证据

血统演变与新物种诞生：生物演化的基本法则与证据

在上一节中我们讲到了基本的演化原理，以及为什么自然选择推动物种演化是数学性的必然。我们也提到了尽管人们对于生物演化有着不同的理解，演化学课程也被允许在各种学校里教授。这一讲里，我们就更深入一点来谈谈基本的演化准则以及一些演化的证据和物种间常见的血统、共同的祖先。

共同祖先

演化的基本程序

首先，演化有两个基本程序：血统之内的变化和新谱系的形成。如果我们回到很远以前，6000万年前，马的祖先站着只有半米高。随着时间进程，在过去的6000万年里，马得到了演变，站立的马高达近两米。所以这是血统之内的变化。这些图画的并不是真的马的祖先，但它们是在我们推断出马的祖先那个年代的化石。明白？

演化的另一个基本进程是新谱系的形成，或者说物种间分享共同祖先的概念。如果我们回看百千万年前，马、驴、斑马共享同一个祖先，然后一个物种分支成了三个新的物种，其中一支就是现在的马。那么什么演变成了现在的斑马？什么演变成了现在的驴？

两个演化的基本准则

应用到我们刚才提到的两个程序，有两个演化的基本准则我在这里要重点来说一下。

首先是大量演化式的改变。单一物种间的变化来自自然选择。这种自然选择造就了我们上一视频中讲到的外貌的改变，经常造成人们的迷惑和误解。

另一个就是所有物种都有同一个祖先。不只是某个子集，不只是马和驴有同一个祖先，马和驴和猪都有同一个祖先；马和驴和猪和老鼠都有同一个祖先。我们也和它们来自同一个祖先。苍蝇也和我们一样享受同样的祖先；珊瑚虫也和我们有同样的祖先；向日葵也和我们有同样的祖先；甚至变形虫也跟我们有同样的祖先。在此有一个假定的物种是一切生命的起源，然后制造出多种多样的我们今天在地球上见到的一切。以后的视频中我们对此课题进行深入。

化石记录与演化的证据

首先，如果生命是从地球上开始的，在遥远的过去的某一时段，我们回看化石的记载，会看到最早的生物形态是非常原始的，是非常非常简单的。只有在后期，你才会看到现代的物种形态。后期你也可能看见一些简单生命形态，但最早期的物种形态却一定是简单的。

预测

生物学家J.B.S. Haldane有一句名言：所见之物可能会反驳演化的真相以及共同祖先，你可能会在寒武纪找到兔子的化石。就是说在很久很久很久以前，若发现兔子化石的话，就反驳了共同祖先学说。可是从来也没在寒武纪发现兔子化石，所以也就还没有真正反驳到演化的真相和共同祖先说。

血统之内的演化与分支

现在来说另一个，如果演化发生在血统之内，某些血统有时会分支，我们就应该能发现化石记载中会有从一个形态到另一个形态的逐渐变化的案例。并且事实上，我已经在马的演化案例中告诉过你们答案了。当我们看古时期马的各种形态，追溯过去，所有的过渡都在这了。

马的形态随着时间逐渐地改变，从古代马到现代马。我们会看到不只是所有形态上的变化，也包括其他骨骼结构上的变化。你看它们的腿，最早的马没有蹄子，却有分开的脚趾。随着时间它们演变成了现代的蹄子。它们的臼齿也是这样来的。再一次，如我们预测的一样，从共同祖先和演化说，随着时间，我们看见改变一点儿一点儿发生。

过渡期化石的证据

我们的另一个预测是说，如果所有生物都有一个共同祖先，我们会看见可以将现代族群联系起来的过渡期化石。关于这个，有个非常有意思的案例是鸟类的案例。鸟类是美化了的爬行动物。要是你看看鸟类是如何与所有动物关联起来的，它们其实是嵌套在爬行生物类之内的。有些爬行生物比起跟其他爬行生物，它们跟鸟类更近。在此我们会看到古爬行生物的过渡中，有些现代鸟类有着某些现代爬行类的特征，会看见羽毛的演化、捕猎之用的喙的演化等等。

化石证据

事实上，这也正是我们所见到的。我们知道有羽毛的恐龙在很久很久以前存在过。这就是一个千禧中华龙鸟的例子。你可以很明显看到它身上有羽毛，我们可以从化石中看到。但也请注意，它没有真正的喙，却有着一张有牙齿的嘴。尽管如此，形态却还是很像鸟喙的。这就证明了这点。但重要的是，这也显示出化石记录的时间是正确的。这是在比现代鸟类更深的地层下发现的。这是艺术家们勾画的这种动物可能的样子，五彩斑斓的。

批判与误解

对进化论的批判中经常会指出这种观点中有些缺失的环节。他们说：喔，那所有缺失的链条都在化石里呐。有个可笑的例子，而且我觉得他们也会承认这个例子实在可笑。如果你看现代鳄鱼和现代鸭子，你看不到过渡化石，那你可能期待会有鳄鸭。

太蠢萌了也。没人期待鳄鸭这种东西存在。出现这种离奇想法的原因其实是有些误解。我们期望古生物形态与现代生物形态之间有过渡，我们并不期望现代生物形态彼此之间直接相连，那更像一只混种鸟，而不是一条进化链。

鲸类动物的演化

我们来看看鲸类动物的演化。鲸类是大型海洋哺乳类的一种，比如海豚、鲸鱼之类的，就是哺乳动物。它们呼吸空气，它们被认为是从陆栖哺乳动物演化而来的。它们可能和河马共属一个祖先，就像你从这张图里看到的。

假设你回到过去，比如1970年代，不太远的过去，那些水栖哺乳动物和陆栖哺乳动物的鲸类之间并没有很多化石联系。来看看这个矛齿鲸的例子。随着我们梳理1970年至今的化石记录，越来越多的过渡期化石被发现。

逐渐填补的化石记录

我们来快速的浏览一遍，你不必知道它们确切的名字，只要大概找到这段时间内缺失的链接。1979年，我们发现了这个形态；1993年，又一个过渡形态；2000年，又一个过渡形态；2001年，又一个过渡形态；2007年，又一个过渡形态。很重要的是，这些形态填补了现代鲸类演化过程中许多的空白。

其中一些形态，比如这个大约4000万年前发现的，其中很多形态可以回溯到5000万年前。最终我们看见，这些形态具有一些陆栖哺乳动物的特征，但也同时拥有水栖哺乳动物的某些特征，并且它们被发现在远古时期的化石中。在这个时期左右，你可以估计到这些演化的发生。

所以其实并没有人们想的那样缺失了许多生物演化的链接证据。有一些仍然缺失，但也并不代表它们就不存在。这是非常重要的一点。

追溯性与痕迹器官

至此，我已经讲过了几个关于共同祖先说以及随着时间的演化，尤其是被自然选择驱动的。现在咱们稍稍跑偏一点儿，来谈谈追溯性。这些观测支持演化与共同祖先说，但它们并不一定是按照我们提前预测的样子出现。我们看见它们的时候，它们就支持了这一观念，但如果我们没看见它们的话，也并不一定说明它们就不支持这一观念。这些就是与演化论之自然选择说和共同祖先说保持一致的例子。

灰鲸的痕迹器官

鲸鱼类有个很好的例子，是关于陆栖哺乳动物的痕迹器官，尤其是灰鲸退化的后肢骨骼。

灰鲸没有腿伸出后背，可我们却看到了后肢骨。如果不提共同祖先说的话，这是很难解释的。与现代鲸相关的远古形态确实是有后肢的。随着时间的迁移，它们失去了后肢，但这一对骨头却还是保留了下来。这就是痕迹器官。它在现代灰鲸身上没啥用，但是却引示了它的演化史。捎带一提，这张图是Jerry Coyne在哈佛博物馆指出这一对后肢。顺带一提，我给你们的许多案例都是来自Jerry Coyne的演讲，也在他的书《为何演化论是真的》中讨论过。

痕迹基因

另一个跟痕迹器官相关的例子是痕迹基因。这些基因出现在我们的基因组或其他物种的基因组中，但这些基因并没有用。其实这些基因有某些缺损，所以它们并不产生蛋白质，也不生成像它们在其他活跃基因组中所产生的结构。这有一个哺乳动物制造卵黄蛋白的基因的例子。

你们知道，哺乳动物并不真的会制造个蛋黄出来，它们会生成一个空的气囊，出现在胚胎中。没有....[听不清]，所以这根本没有用。可这些生成卵黄蛋白的基因却确确实实被发现与哺乳动物的基因组中。

设计效率低下

维他命C和嗅觉受体蛋白的痕迹基因

为啥呢？因为用共同祖先说就可以解释了。某些我们的祖先确实能生成卵黄蛋白。当我们不需要它们，它们就停止生成蛋白了，但这个基因还在，有残存的基因在。

另外我们也在灵长动物身上发现了制造维他命C的基因，可我们的身体并不能合成维他命C。如果我们不摄取维他命C，就会患败血症。我们的维他命C是依靠饮食来摄入的。大部分哺乳动物，除了豚鼠以外，其实是自己合成维他命C的。我们有合成维他命C的基因却是断裂的。到底为啥呢？其实还是再一次指出，这种变化是随着时间产生的。我们的祖先是可以自身合成维他命C的，演化到我们这就停止合成维他命C了。

我要提到的最后一个例子是我们灵长类严重缺乏很多哺乳动物都有的嗅觉受体蛋白。我们没法像许多其他哺乳动物一样的闻，可是生成嗅觉受体蛋白的基因同样存在于我们的基因组中，只是它们不工作。

追溯性与生物地理学

我们再来说说追溯性，是和生物地理学相关的。基本上来说，就是世界上有动物或者植物被发现的地方。

说到生物地理学，就是你看那些孤立在大洋中的岛