假如人类重来没出现过(人类是否还是人类)
假如人类重来没出现过(人类是否还是人类)研究人员们在进化史上找到了这方面的证据。已灭绝的翼龙和鸟类都进化出了翅膀和喙,但是我们知道,鸟类并不是从翼龙进化而来的,并且翅膀和喙也不是从它们最近的共同祖先那里“继承”而来的。这意味着,翅膀和喙由于进化的压力,基本上是同时进化了两次。然而,在进化中自然选择就像一根“指挥棒”,为生物指出进化的方向,在随机突变和有利突变出现矛盾时,自然选择决定哪种突变被保留下来。这意味着,随着时间的推移,许多基因变化将逐渐消失,只有最适应自然的突变基因才能被保存下来。这可能会导致在完全不相关的物种中进化出相同的特征。有条不紊又错综复杂的进化微生物分裂和进化的速度非常快,因此,科学家们不仅可以同时检测数十亿个相同的微生物,并且还可以无限次地改变它们的生存环境,在较短时间内观测它们的后代在不同环境中是如何进化的。在研究中,许多细菌进化研究都有一个共同的发现,那就是进化通常在短期内遵循可预测的路径进行。例如在自1
如果时间倒流,地球生命重新演化,人类是否还会出现?没有人能准确回答这个问题,不过或许我们能从现有的知识来试着寻找答案。
一个关于进化的思考
前文提到的问题出自于美国进化生物学家斯蒂芬·古尔德所著的《奇妙的生命》一书。这本书出版于20世纪80年代。在书中,古尔德对这个问题进行了思考,他认为,进化具有随机性,人类进化是一个罕见的事件,如果重来一次,甚至上百万次,人类这个物种可能不会再出现。因为偶然事件在进化中扮演着重要的角色。所谓的偶然事件包括大规模灭绝事件——如灾难性小行星撞击和火山爆发。当然,这里的偶然事件也包括微观尺度上的偶然事件,比如基因突变。
在现实中,时间不会倒流,地球生命也不会再重新进化一次,因此我们永远无法准确得知地球生命再进化一次会变成什么样。不过,自从这本书出版之后,许多进化生物学家都针对这个问题做了研究。其中一些科学家通过在实验室中研究细菌的进化,从微观尺度来检验古尔德的部分理论。
有条不紊又错综复杂的进化
微生物分裂和进化的速度非常快,因此,科学家们不仅可以同时检测数十亿个相同的微生物,并且还可以无限次地改变它们的生存环境,在较短时间内观测它们的后代在不同环境中是如何进化的。
在研究中,许多细菌进化研究都有一个共同的发现,那就是进化通常在短期内遵循可预测的路径进行。例如在自1988年以来一直未间断过的一项实验中,研究人员用一株大肠杆菌克隆出了12株大肠杆菌,30多年来,这些大肠杆菌竟然已经繁衍超过65000代了,而自现代智人出现以来,人类只经历了7500代~10000代。在这项实验中,所有进化的群落都比它们的祖先表现出更强的适应性,拥有更快的生长速度和更大的细胞。这表明生物通常向着“最优”的方向进化。
然而,在进化中自然选择就像一根“指挥棒”,为生物指出进化的方向,在随机突变和有利突变出现矛盾时,自然选择决定哪种突变被保留下来。这意味着,随着时间的推移,许多基因变化将逐渐消失,只有最适应自然的突变基因才能被保存下来。这可能会导致在完全不相关的物种中进化出相同的特征。
研究人员们在进化史上找到了这方面的证据。已灭绝的翼龙和鸟类都进化出了翅膀和喙,但是我们知道,鸟类并不是从翼龙进化而来的,并且翅膀和喙也不是从它们最近的共同祖先那里“继承”而来的。这意味着,翅膀和喙由于进化的压力,基本上是同时进化了两次。
那么,这是否意味着,进化是可预测的呢?经历漫长的进化过程,现在的人类适应地球环境,那么,这是否说明生命重新再进化一次,人类最终也还是能够进化出来呢?答案可能会让人有些失望。
基因经常被比喻成类似于电路的网络,有“主开关”和“备用开关”。其中,“主开关”的突变会导致更大的变化,因为受其控制的所有基因都会对其突变产生的连锁效应有所反应。这意味着,基因组中的某些位置会更频繁地或者更大程度地影响进化,这可能会导致进化结果出现偏差。这就是说,如果进化再重来一次,在某些基因突变的影响下,人类也许就不会出现在地球上了。
生物学之外的证据
从生物学上来说,进化有不可预测的成分,人类的出现可能是个偶然,那么进化真的无法预测吗?我们能否在物理学上找到一些证据呢?
在非常大的尺度上,物理定律似乎具有可预测性,在我们的宇宙中就有许多例子。例如,引力是一种可预测的力量。因为引力,我们拥有海洋、厚重的大气层,还有为我们提供能量的太阳核聚变。在大尺度上,引力是一种确定性力,因此基于它我们可以预测和描述宇宙中的许多系统。
如果牛顿的观点是完全正确的,那么进化应该就是具有确定性的,不管进化多少次,人类的出现应该是不可避免的。然而,到了20世纪,量子力学的出现撼动了这种可预测性,带来一个矛盾而又奇幻的充满不确定性的世界。
量子力学阐述的是一个小尺度的世界,在那里随机性发挥着重要作用——这意味着,我们的世界在最基本的层面上是不可测的。也就是说,无论我们重复多少次,从大尺度层面上来说,进化的“规则”都不会改变——适应自然选择的终究会成为胜者。但是最终,许多进化过程中的随机性将会制造出许多种可能的结果。
天文学中有一个例子比较恰当地说明了这个问题。18世纪,一家法国研究机构为了解决“三体问题”设置了一个奖项,“三体问题”涉及精确描述太阳、地球和月球的引力关系和由此产生的轨道。法国数学家、天文学家约瑟夫-路易斯·拉格朗日是这个奖项的获奖者,并提出了我们现在所知的拉格朗日点的概念。他的研究证明了,就像随机突变带来的混乱一样,一点点的初始误差都会引发一系列的变化,这使我们无法轻易确定这三个天体未来的轨道。当然,作为母恒星,太阳还是能在一定程度上决定地球和月球的轨道——这让我们可以将这两个天体可能的位置缩小在一定范围内。
如此看来,在进化中,适应性仍能将生物体的进化路线拴在固定的进化路线上,但是进化的结果不是唯一的,而是多种多样的。
我们也许不能完全确定当进化重新再来一次时,人类会不会出现,但是生物的进化路径并非无限多种的。因此,也许人类再也不会出现了,但是地球上或者其他星球上很可能会进化出其他智慧生命,说不定他们还会建立与人类文明相似的文明呢。