生物进化的新机制:自然诱导一生物自组织

摘 要：物种是进化的,对此我们不会再有任何怀疑,但是物种具体是如何进化的并没有形成一个统一的认识.通过对比达尔文的自然选择学说,结合有关实例提出了一种新的进化机制,即自然诱导一生物自组织.该机制与自然选择相比更加系统而整体,并在解决了变异性状是如何进行遗传的进化难题.

关 键 词：进化

自然诱导――生物自组织　遗传　变异

中图分类号：Q3

文献标识码：A

文章编号：1007．3973(2011)010．073．02

物种是不断进化的,对此我们都不会再有任何怀疑,已成定论.然而,物种具体是如何进化的呢对此,还一直处于争论之中,最有影响的是达尔文的自然选择学说,影响了人们一百多年,并被当作正式理论写进了教科书.但是,随着人们对生命现象了解的深入,越来越多的进化现象无法用自然选择进行解释.

下面,我们将自然环境在生物进化中的作用重新定位,由对生物间接性的自然选择作用改为直接性的自然诱导作用,并将生物自身在进化中的作用命名为生物自组织,建立起以自然诱导一生物自组织为核心的进化机制.自然诱导即自然环境的诱发、向导,显示了自然环境在生物进化过程中的直接作用.生物自组织是指生物本身的一种自我组织、自我构建,与自然环境的诱导作用紧密相连,并不是我们常说的不受环境影响的孤立的自组织.

从信息的角度分析,可以将自然诱导看作是自然环境变化信息的一种传递,生物自组织就是生物对自然环境变化信息的一种处理.自然诱导一生物自组织就是自然环境的变化信息传递给生物,生物对传递给它的变化信息进行处理.当自然环境发生变化的时候,变化的环境信息会传递给生物,生物对这种变化信息会进行处理,从而形成生物的进化.

水毛茛有两种不同的叶片,在水面上呈片状,而在水下则丝裂成带状,不同的环境诱导产生了不同形态的叶子.水毛茛水上叶和水下叶的不同,为我们认识水生植物向陆生植物的进化提供了参考,水下叶相当于水生植物的叶子,水上叶相当于陆生植物的叶子.在植物的进化中,由于地壳的运动,一些海洋地区变成了沼泽、陆地,生存于这些地区的水生植物会在陆生环境的诱导下自组织产生适应于陆地环境的性状特征,并不断发展进化,形成陆生植物.水生植物向陆生植物的进化,并不是一开始就完全脱离水环境的,而是生活在半水生半陆地的沼泽中,逐渐脱离水环境甚至适应干旱环境.

许多旱生植物的叶子很小甚至缩小成针刺状,而根系发达.仙人掌的叶子在干旱的沙漠为刺状,依靠肉质茎进行光合作用.生活在沙漠中的豆科植物骆驼刺,地上部分只有几厘米,而地下部分可以深达十几米,根系覆盖的面积达六七百平方米,发达的根系是旱生植物增加水分吸收的重要途径.这些性状不可能通过基因突变产生,它们是在干旱环境的诱导下植物自身的生长发育发生变化而产生的.它们对环境的适应无需自然选择,变异本身就是一种适应性变异.

会飞的昆虫由于某种原因定居到海岛上之后,新的环境会改变它们的生长发育.大风、恶劣的气候、潮湿的环境、新的食物、光照的变化都可能会导致昆虫翅膀的生长发育发生障碍,形成残翅或无翅的昆虫,这种影响持续存在最终使昆虫的翅膀趋于退化消失.非洲马德拉岛上的甲虫翅膀发育不全或退化消失,应该就是这样形成的.靠基因突变完成甲虫翅膀的退化消失,恐怕所有的甲虫早就掉到海里灭绝了,还没有突变形成一个翅膀残缺的甲虫呢.

当人类穿上衣服、使用火之后,人类抵御寒冷的能力就在一代一代的退化,抗寒性逐渐降低,表现为与此功能相关的一些性状特征发生变异,如体毛、皮肤腠理、皮肤脂肪厚度、皮肤毛孔等.而且,这些组织器官的变化还会进一步诱导其它组织器官生长发育的变化,如肺脏、血管、体液调节系统、神经调节系统等.在人类的进化中,一系列的进化特征很明显都不是自然选择的结果,如人的大脑、寿命、身高、牙齿和体毛等,这些特征的进化是在自然环境的诱导刺激下再经过人类自身生长发育的重新调整而完成的.人类的进化以铁的事实否定了基因突变一自然选择理论,自然诱导一生物自组织才是人类进化所遵循的机制.

动物眼睛的前体是一些原始的感光细胞,用来感知光线,这种感光细胞的分化是在光的作用下形成的.随着环境的复杂化,感光细胞在光的不断诱导下逐渐自组织出了功能更加完善的复杂结构,其中包括感光点周围色素的沉积,视网膜的感光神经组织及其他一些附属结构的形成.光在地球上所有动物眼睛的形成中都起着决定性的作用,是诱导眼睛进化的一个重要环境因子.因为眼睛结构的复杂性,达尔文无法解释眼睛这种完美地器官是怎么逐渐进化的,其实任何一种生物的结构都是完美复杂的.就连结构看上去十分简单的细菌鞭毛,如果分析其成分时,也会惊叹它的复杂性,是基因突变所无法完成的.

在自然界中,动物的眼睛千奇百怪,它们眼中的世界也是不同的,这些都与它们所处的环境特征有关,特别是光的特征.一些鸟类习惯在夜晚活动,如猫头鹰,它的视网膜中没有锥状细胞,无法辨认色彩,但可以在微弱的光线中捕捉猎物.本来眼睛良好的动物,由于生存环境改变,由光线充足的环境生存到黑暗的环境中,动物的眼睛就会退化而成为摆设.一些穴居动物,具有不发达的眼睛,外为表皮所覆盖.但是,把它的早期胚胎放在有光线的地方培养,它的眼睛各方面发育良好.深海的鱼类,因为看不到光.眼睛退化.深海鱼类之所以眼睛瞎,是因为在深海中光线微弱甚至不存在,使鱼的眼睛不能正常的发育,最终导致它们眼睛的退化,而不是有眼睛的鱼类不适用环境被淘汰了.从猿猴向人进化的过程中,眼睛对光线的分辨、眼睛的视力等也是不断进化的,这些都与其所处环境中的光特征、生活习性有关.生活在原始森林里的猿猴对光线的分辨不强,只看到较近的东西,不像人看得那么远.

有些生物变异可以遗传,有些生物变异不可以遗传,生物的变异性状是否具有遗传性根本该变异性状是否与自然环境相协调.杂交育种是我们培育品种的一个重要方法,所得的品种具有很多明显的优势性状,表现为器官发达、产量增加、抗性增强等,我们称之为优势.优势一个重要的特点就是具有不稳定性,很多杂交品种在二代就没有任何优势性状可言.优势之所以不能稳定遗传就在于它的优势性状与自然环境是不协调的,自然环境会诱导它自身的遗传物质系统重新组织,导致优势性状消失.

生物的变异性状是否具有遗传性不在于是否发生在DNA分子水平,即使是生物的变异性状发生在DNA分子水平,相应的性状只要不与环境相协调,也会由于自然环境的诱导作用而使相应的基因发生沉默,从而使变异性状不能遗传给下一代.某一物种迁移到某一寒冷的环境中后,该物种的抗寒机制会得到加强,同时表现出相应的抗寒特征,该物种长期生存在寒冷的环境中,相应的抗寒特征就可以遗传,也可以说物种的抗寒特征与环境的寒冷是相协调、相统一的.非DNA分子水平的生物变异只要与环境相协调,也是会遗传给下一代的.

物种的性状是否具有遗传性随着时间的变化而变化,某一变异性状在这一段时期内具有遗传性,在另外一段时期内由于环境发生变化就不能遗传了.类人猿在进化成人类之前,生有长长的尾巴,厚厚的体毛,巨大牙齿,这些性状都与其当时所处的环境相协调,故而能够代代相传,具有遗传性.当生存环境发生变化的时候,这些性状与新的生存环境不协调,就会在新环境的诱导下发生变异,这些本来具有遗传性的性状就不再具有遗传性了.生物性状的遗传讲的是不变,变异讲的是变化,遗传是相对的,变异是绝对的.任何一种性状都可能由于自然环境的变化而发生变异,故没有绝对的遗传.

生物如何进化是以自然环境为导向的,生命顺应环境的变化而变化,生物的进化是顺其自然的,是在自然环境的诱导下通过自身的精密组织来完成的.自然环境一旦发生变化,生物原有的性状与新的环境不再协调,生物就会重新组织形成新的结构,于是就形成了生物的进化.