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演化論

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提示:本條目的主題不是演化物競天擇
演化演化論


現代生物分類群體從它們的
共同祖先遺傳分化的圖示。

關鍵議題

演化論介紹英語Introduction to evolution
共同起源
共同起源的證據英語Evidence of common descent

機制與過程

族群遺傳學 · 遺傳多樣性
突變 · 自然選擇 · 適應
遺傳漂變 · 基因流
物種形成 · 輻射適應
共同演化 · 趨異演化 · 趨同演化
平行演化 · 絕滅

研究與歷史

證據
歷史
現代綜合理論
社會影響

演化生物學領域

社會生物學
演化人類學
生態遺傳學
演化發育生物學
人類演化
分子演化
種係發生學
群體遺傳學

生物學主題首頁

演化論theory of evolution),Evolution字義有演變進化兩種概念查爾斯·達爾文演化論使用演化概念,是用來解釋生物在世代與世代之間具有發展變異現象的一套理論,從原始簡單生物進化成爲複雜有智慧的物種。從古希臘時期直到19世紀的這段時間,曾經出現一些零星的思想,認為一個物種可能是從其他物種演變而來,而不是從地球誕生以來就是今日的樣貌。當今演化學絕大部分以查爾斯·達爾文的演化論思想為主軸,是當代生物學的核心思想之一。

演化論的誕生[編輯]

在達爾文提出演化論前,西方社會普遍都接受創造論,相信上帝創造世界、並一次就創造出所有的生物,同時上帝也賦予每種生物各自的角色,而每個物種的設計都非常完美,所以物種是永恆固定不變的。

達爾文並不是最先提出演化觀念的人。在達爾文之前,有一些學者已具有進化思想,包括他的祖父伊拉斯謨斯·達爾文法國生物學家拉馬克在1809年發表了《動物哲學》一書,系統地闡述了他的進化理論,即通常所稱的拉馬克學說。書中提出了用進廢退獲得性遺傳兩個法則,並認為這既是生物產生變異的原因,又是適應環境的過程。但長久以來沒有科學證據可以證明「用進廢退」和「獲得性特徵可遺傳」的假說,然而近來有研究表明,過往的生存經歷會一定程度上改變修飾遺傳基因,從而影響後代的神經系統。

1831年12月達爾文參加了海軍艦艇小獵犬號前往南美洲從事自然調查研究工作,「天擇」的概念逐漸在達爾文五年的考察過程中形成。在他的航行中,達爾文觀察和收集了大量的生物,在南美沿岸和鄰近的加拉帕戈斯群島的各種形式的生命使達爾文非常感興趣。[1][2]在1836年回到英國後,達爾文慢慢將他的看法寫成文章,然而沒有發表,原因之一就是擔心引起教會勢力的強烈反彈。1858年,達爾文接到在馬來群島調查的博物學者華萊士有關物種形成的文章;華萊士對於物種形成的看法與他有很多相似之處,增加了達爾文對其學說的信心。於是兩人在1858年的倫敦林奈學會中,以兩人共同署名的方式,發表有關物種形成的看法。接著達爾文在1859年發表了《物種原始》。

在《物種起源》最後第六版本,達爾文用了「Evolution」這個字多次,還很直接明顯地稱他的理論為「Theory of evolution」。當代英語字典有「發展」、「從經歷中獲取」之義。達爾文在結語中說:

從大自然的戰爭,從飢荒和死亡,我們有能力構想的最崇高目標,即產生高等動物,是直接結果。

達爾文主義[編輯]

自然選擇[編輯]

達爾文的演化論以天擇說地擇說為進化理論基石。達爾文晚年將演化論加入性選擇,有別於天擇,以強調交配競爭對於演化的重要性。由於各種基因的變異,同一個族群中,不同個體的生存方式和繁殖方式有所不同,當環境發生改變,便會產生天擇作用。天擇並非如基因漂變基因突變一樣隨機,當環境改變發生時,將只有某些帶有特定特徵的群體能夠通過環境的考驗。若這種特徵性狀具有優勢或劣勢,劣勢者不利於生存而被環境淘汰,優勢者得以繁殖而將優勢性狀遺傳後代。地擇說則說明了同一物種受到地形障礙分隔,比如地殼大陸移動或海洋隔開的島嶼,在夠長時間之後,物種產生了性狀特徵的差異,比如亞洲象非洲象

天擇的定義來說,一般中文大眾都將演化等同於進化,但非達爾文演化論者認為這並不完備:因為性狀特徵的優勢或劣勢取決於地球當時期的客觀環境,比如冰河時期的生物的厚毛皮和脂肪可能利於生存,但一旦到了冰期氣候轉溫的時候,這些性狀可能不利於調節體溫。因此漫長時間演化,決定哪種性狀特徵是環境的「適者」。 他們的演化觀乃「代代相傳,略有差異」之意,他們認為演化沒有特別的目的;沒有方向,不一定朝著更高等的事物演化;生物只為了要更能適應生存環境,其中並無所謂的進步或退步的觀念。

對生物的現在和過去存在狀況的研究結果表明,生命的發展脈絡是有一定的方向性的,正是這個脈絡的存在才使得演化論成為一門條理清晰的科學而非無方向無結論的散亂的統計資料陳列,這個演化脈絡的方向就是:擴大適應範圍,增加生存餘地,就是產生更有利於生存、發展的資源與效率的利用組合。

由於這些特殊的選擇機制,導致對於生物適應環境有益的特徵,並非在演化過程中一定會出現或是被保留。例如擁有更多的手指對人類的生活可能會更加方便,但是這種方便需要消耗更多資源,不利於增加生存餘地。

更廣泛的例子:動物體形越大占有資源越多,但利用效率是體形越小越高。資源量更受環境制約,所以災變期小型化物種更容易延續生存,穩定期大型化物種更容易拓展資源。

近代演化論學說[編輯]

達爾文的自然選擇理論和魏斯曼的種質學說相結合的一種生物演化理論。新達爾文主義產生於19世紀末﹐創立者是德國生物學家魏斯曼。美國遺傳學家T.H.莫耳根﹑英國遺傳學家J.A.湯姆遜也是有影響的新達爾文主義者。1896年﹐G.J.羅馬尼斯首次將這種理論稱為「新達爾文主義」。

演化證據[編輯]

達爾文在生物學家中第一個科學地論證了生物的演化,並匯集了系統分類學生物地理學比較解剖學比較胚胎學古生物學等領域的證據,說明如果生物是由共同祖先演化而來的話,那麼這些領域的種種現象就有了合理的解釋。在達爾文之後,又有了分子證據、抗藥性、反祖現象、癌症、馬島長喙天蛾等證據。

古生物學與化石紀錄[編輯]

19世紀初葉,博物學家發現層層疊疊的沉積岩中的化石具有一定的排列順序。在沉積岩中,年代更為久遠的物質沉積得更深,更接近沉積岩的底部,而更為近期的沉積物位於上面一些。當然,這也不是絕對的,更古老的岩石有時位於年輕岩石之上,那是由於地殼大規模巨變導致的。與當代生物密切相似的化石出現於相對年輕的沉積物中,而與當代生物差距較大的化石位於更古老的沉積物中。根據這些觀察,許多博物學家認為生物隨著時間而變化,其中包括查爾斯·達爾文的祖父。但是,達爾文和阿爾弗雷德·羅素·華勒斯第一個指出自然選擇是推動演化的動力,或者被達爾文稱之為「變異的遺傳」。

達爾文於1859年發表《物種起源》時,古生物學還是一門新興的科學領域。地質史上許多年代的沉積岩要麼是鮮為人知,要麼是還沒有充分研究。達爾文公開自己的理論以前,花了近20年的時間蒐集支持論點的證據,他也仔細考慮了支持論點的證據不充分的問題,比如說那個時代的化石記錄不完全,缺少有些主要生物群體之間的過渡化石等。

從那時起的一個半世紀以來,古生物學家發現了很多達爾文時代所未知的過渡型生物。在各種各樣的考古點,在年齡為5億4千萬到6億3千5百萬年之間的沉積石裡發現了軟體多細胞生物的痕跡。在更早的沉積物裡發現的化石痕跡表明,蠕蟲樣的生物可能早在10億年以前就存在了。其中有一些生物很可能是單細胞生物和硬體生物之間的過渡型,前者是地球生命史開始的20億年或更長的時間裡唯一的居民,而後者從5億4千萬年以前開始大量出現於化石記錄中。而且,在此期間出現的許多生物都是過渡型生物,它們連接早期的軟體生物和某些主要的演化譜系,例如一直繁衍到今天的魚類節肢動物、和軟體動物等。

發育過程[編輯]

所有的脊椎動物胚胎在發育初期都非常相似,在發育的過程中,這樣的相似會逐漸減少,最後形成各物種的型態。舉例而言,雖然各種成熟的脊椎動物差異很大,但是牠們的胚胎型態在發育初期卻非常相似,腮裂仍然出現在已經沒有爬蟲類鳥類哺乳類胚胎中。魚類二房心會被保留到成體,而人類的胚胎雖然也有這種構造,卻會在胚胎成熟後消失。

1870年代提出胚胎重演學說恩斯特·海克爾,認為不同物種在同一段發育時期的差異也會顯現出這些物種在演化上的親近程度,而且這些生物演化歷史的重複表現,能夠出現在任何生物的胚胎發育過程。但是到了1997年,海克爾的理論正式被推翻。理察森與先前的一些研究發現,胚胎發育的型態,並不完全符合演化上的親近程度[3]。即使如此,現今的某些中學生物教科書依然繼續使用海克爾的理論。

在胚胎重演論提出直到被推翻的期間,胚胎學對於演化機制的解釋並沒有太大的進展。但是近年的演化發育生物學Evolitionary developmental biologyEvo Devo)研究,將分子生物學發育生物學等學門結合,解釋基因的改變對於動物形態的控制過程。同時也發現外表差異相當大的動物之間,也擁有相同的調控基因。以及相同的基因在不同的時間與空間,具有不同的作用。這些調控動物發育過程的基因,主要為一類Hox基因[4]

人工選擇[編輯]

人工選擇是指針對家養植物和動物特定性狀進行育種,使這些性狀的表現逐漸強化,而人們不需要的性狀則可能逐漸消匿的過程。人類以控制家養植物和動物的繁殖,確定哪些具有特定性狀動物或植物會繁殖的後代生存,因此此過程也決定哪些基因會被遺傳給後代。人工選擇的過程中,會產生了顯著家畜的演化。例如,人們以控制養殖產生了不同類型的狗。吉娃娃大丹犬的大小之間的差異是人工選擇的結果。

聖克魯茲島加拉巴哥象龜加拉巴哥群島當地的特有動物品種。當年達爾文就是透過觀察包括聖克魯茲島在內、各島上的象龜亞種,啟發他之後提出演化論概念的靈感。

在自然選擇和人工選擇的變化都是隨機突變的結果,​​在遺傳過程在本質上是相同的。[5]達爾文仔細觀察動物和植物的人工選擇的結果,形成許多支持自然選擇的論據。[6]在「物種起源」一書中,達爾文提出,如果人類可以使家養動物和植物在短期內產生明顯變化,那麼物種經歷數百萬年的自然選擇,就可能演化出現在我們所見的新物種。

物種分化變異說法[編輯]

驟變說[編輯]

生物學上的驟變(saltation)是指生物相鄰的兩個世代之間,具有顯著差異。驟變說(saltationism)則認為生物的變異,是「非偶然」且「非漸進」的,甚至只需要一個步驟便能形成新物種。這種觀念與後來的新達爾文主義相違背,在目前是屬於非主流的演化思想。

史蒂芬·古爾德艾崔奇提出的疾變平衡(punctuated equilibrium),經常受人誤解為一種驟變理論。雖然這個理論認為,物種形成的速度可能比原來所設想的更不平均,可能在某些時期相對更快,但是這是以地質時間而言,也就是仍然需要數十萬年(而不是動輒百萬年以上)。因此並不屬於驟變說。

中性理論[編輯]

中性理論全稱為分子演化的中性理論。是日本遺傳學家木村資生所提出。這個理論認為在分子遺傳學的層次上,基因的變化大多數是中性突變。由於中性突變對生物個體既沒有好處也沒有壞處,因此並不受自然選擇影響。現今的演化生物學家認為,自然選擇理論與中性理論是能夠並立且互補。

拉馬克學說[編輯]

法國生物學家拉馬克於1809年發表的《動物哲學》著作中曾提出用進廢退說,舉例來說,只要生物功能長期使用者進化,不常用者退化,而會遺傳給下一代。此理論經不起古典遺傳學孟德爾遺傳學)的推敲,也較不符合現代的遺傳學,因而比較不被普遍的接受。為此,德國的科學家魏斯曼曾經做過一個實驗:將雌、雄的老鼠尾巴都切斷後,再讓其互相交配來產生子代,而生出來的結果也依舊都是有尾巴的。再將這些有尾巴的子代互相交配產生下一代,而下一代的老鼠也仍然是有尾巴的。他一直這樣重複進行至第二十一代,其子代仍然是有尾巴的。從理論和實踐觀察上,這個理論都缺乏說服力,就不太被大多數的遺傳學家所接受了。但這個實驗似乎轉移了退化是因著環境的變異而逐漸喪失,而非人為剝奪的力量,例如:

  • 無須試驗,近視者因數代生活於都市中,將導致基因缺陷,遠望能力退化並且遺傳的現象目前已普遍存在。
  • 無光的深海生物視覺器官退化的現象普遍存在。

植物如遇人為剝奪的力量有時反因此激發分蘗萌發的求生基因被啟動。

現代分子遺傳學已非常清楚,生物的性狀功能無論再常用或不常用,也不會編碼到染色體中。

演化論的社會影響[編輯]

西方神權統治的背景[編輯]

科學和宗教衝突自西方啟蒙時代開始已經爭鬧不休。西方中世紀教會擁有極大的權力,政教是合一的。教會和皇權操控社會一切活動和個人生活細節。學術研究更加不能夠逾越教會正統信仰的教導。基督教教會,包括天主教宗教改革產生的宗派,相信人是神按神形象創造,人在一切創造物是至為尊貴的。因此,當時的人都是按照聖經的教導解釋所有對自然現象的理解,教會傳統教導是無誤的,天文學地理學生物學哲學等學科,都是教會權威,不可以挑戰。學術的責任是發展知識服務教會﹑去支持教會和聖經無誤的教導。

思想衝擊[編輯]

演化論給人文領域帶來了一場顛覆性的革命。在達爾文之前,人們普遍認為人是萬物之靈,並非自然界的一部分,而是超越了自然。例如猶太教基督教神學把人看成上帝根據自己的形像創造出來的特殊作品,在世界萬物中只有人才被賦予了靈魂,世界萬物都是被創造出來為人服務的,人與其他動物存在不可逾越的鴻溝。[7]

達爾文指出,人類是生物演化過程中的偶然產物,是大自然的產物。今天的一切生物都是人類的親屬,人類與其他生物特別是與類人猿並無本質的區別,我們認為人類特有的屬性——例如智力道德觀等精神因素——都可在其他動物中找到雛形,也必定有其自然的起源。演化論推翻了人類自以為與別不同的地位。人類和猿猴分享同一個祖先,這是難以令人接受的。對於信奉基督教的人士而言,這一點更與聖經的創世故事有衝突。

所以,當演化論提出之後,不斷受到來自不同方面如宗教人士的攻擊和污衊。直至後來證據越來越多,人們才普遍接受演化論的正確性。

宗教團體的看法[編輯]

審慎教育帶來的影響[編輯]

西方國家一些宗教團體認為演化論與創世理論有衝突,一些地區的學校甚至不開設演化論的課程。一些地區開設演化論課程是與宗教團體妥協的結果。美國佛州規定必須在公立學校教授演化論,作為一種「理論」。[8]天主教對於演化論持較為開明的態度。[9][10][11]

神導演化論[編輯]

有些有宗教信仰的科學家認為「演化論只是闡明了神是如何創造生物的,並非否定創造論。」現代多數教會(包括天主教會)認同此觀點。

「牧師公開信」[編輯]

2005年,在美國一封由1萬多名基督教牧師簽名的牧師公開信英語Clergy Letter Project說: 「……我們相信演化論是科學的基本事實,它經受住了嚴格的檢驗,人類許多豐富的知識和成就都建築在這個理論之上。拒絕這個事實,或者認為它只不過是『許多假說中的一種』,是對科學無知的蓄意容忍,而且將把這種無知傳遞給我們的後代。我們相信,能夠進行批判性思維的大腦就是上帝給予我們的珍貴禮物之一,拒絕充分使用這個禮物就是拒絕造物主的意願……我們敦促學校董事會成員肯定演化論教學是人類知識的重要部分,並因此維護科學課程的完整性。我們要求,把科學作為科學來對待,把宗教作為宗教來對待,這是兩種不同形式的相互補充的真理。」 [12]

是否存在這篇公開信這個事實需要考證,同時能夠被評為牧師的基督信徒占全部基督徒的比例極低,而一萬名牧師的數量卻可能超過歐洲幾個大國的牧師總人數。為了應對相應的質疑,牧師公開信項目已經在其頁面上公布了該信的簽名者,截止2014年1月15日,該項目已搜集到超過12800個基督教牧師的簽名。 [13]

智能設計[編輯]

在演化論中討論智能設計的主因是因為智能設計的主要目的在於打擊演化論及取代演化論在生物課上出現,並以不違法的原則傳授神創論,進而成為政治,宗教,及科學的核心,而非為了對科學進步有所貢獻。
智能設計實屬偽科學,這個理論除了攻擊演化論的部份爭議(大部分的"爭議"在生物學家看來已經沒有爭議)外,本身並沒有具邏輯思維的論點、直接證據或是任何發表於科學期刊的文獻可以做為支持智能設計的理論基礎。
它相信任何世界上的生物都來自一個智能設計者(改自上帝),在一瞬間全被創造,且這些生物除了為同一創造者造出之外毫無共通之處,即使之間具有差異也不可能改變物種。其理論的基礎是聖經創世紀(參考奇茲米勒訴多佛學區案)。
某些基督教團體認為智能設計是同等重要的科學理論(雖屬偽科學),甚至比現有演化論對生命起源問題的解釋更加合理。

2005年奇茲米勒訴多佛學區案一案。在這案例中原告方提出了證據證明當初智能設計的原稿只是份講解聖經創世紀用的文章,於1987年由作者在Edwards v. Aguillard一案後,將"創造者"改為"智能因子"的手法舊瓶換新藥的神創論
《貓熊與人》英語Of Pandas and People一書(智能設計的主要文獻之一)中曾出現過一個「Cdesign proponensist(「創」設計者,錯字)」,實為將「Creationist(創造者)」改為「design proponensist(設計者)」時編輯失誤造成。

參見[編輯]

參考文獻[編輯]

  1. ^ Farber 2000,p.136)
  2. ^ Watson 2005,p.1257)
  3. ^ Richardson MK et al. There is no highly conserved stage in the vertebrates: implications for current theories of evolution and development. Anat Embryol (Berl). 1997 Aug;196(2):91-106. PMID 9278154
  4. ^ Sean B. Carrol。《蝴蝶斑馬與胚胎:探索演化發生學之美》(Endless Forms Most Beautiful)。王惟芬,譯。商周出版。2006。ISBN 978-986-124-774-8
  5. ^ Silverman, E. David. Better Books by Trial and Error. 2002 [2008-04-04]. 
  6. ^ Wilner A. Darwin's artificial selection as an experiment. Stud Hist Philos Biol Biomed Sci. 2006, 37 (1): 26–40. doi:10.1016/j.shpsc.2005.12.002. PMID 16473266. 
  7. ^ Randal Keynes. 安妮的盒子:達爾文的女兒和演化論誕生的故事. 貓頭鷹. 2005年4月18日. ISBN 986741540X. 
  8. ^ Michael Peltier. 演化論僅作為一種"理論"對學生進行教授. Reuters. Feb 19, 2008 [2008-02-21]. 
  9. ^ Pope John Paul II, Magisterium is concerned with question of evolution, for it involves conception of man
  10. ^ 方舟子,當今教皇是演化論
  11. ^ 當今教皇是演化論者嗎?
  12. ^ Clergy Letter Project
  13. ^ Clergy Letter Project Signatures

外部連結[編輯]