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人类相比于野生动物,有许多退化的地方,这如何用进化论解释? 第1页

  

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进化并没有进步的含义,只是表示“生物的可遗传性状在世代间积累的变化”,反映的是种群内基因频率的改变。种群中有些人随机地“退化”了一些性状而仍能产生不特别少于他人的可育后代的话,他们的性状就可以视为中性性状,有概率在种群中长期延续、有概率扩散开来。如果改变后的性状节约了能量或食物、减少了特定情况下受伤的概率、增加了人之间合作的概率或降低了人之间发生冲突的概率,那性状更可能视为有利性状,传播开来的可能性上升。

演化没有长远的预见性,缺乏特定的方向,由此塑造的生物性状可能低效、冗余、随机地走上歧途或缺失,而后适应环境而削减冗余部分、将剩余部分的功能调整等等,这也会表现为“退化”。

退化不是进化的反义词,也不是“过去放弃了的特征突然重新长了出来”,而是“生物在个体发生或系统发生的过程中,特定的器官、组织、细胞或整个身体逐渐缩小,结构逐渐变得简单乃至消失”的现象。

  • 个体发生中的退化,在不可逆的场合接近“萎缩”,在暂时脱分化、日后再分化的情况下则接近“返老还童”,例如灯塔水母、海月水母等生物可以从水母体变为水螅体,那之后可以再发育成水母体。
  • 系统发生中的退化,例如内寄生虫的消化系统基本消失、许多洞穴生物的眼睛基本消失、人类的尾巴只剩一点尾骨,在有适应意义的场合表示退行性进化

具体到某个同源器官的性状上,进化与退化反复横跳都是很正常的事情。

可以看人自己的表演:

人类有返祖现象,那历史上有没有人类长成其他哺乳动物甚至爬行动物的样子的情况?


注意市面上存在“已经退化的生物特征不能再次演化出来”之类不准确说法,那是对“多洛定律/Dollo's law of irreversibility”的常见误解。该定律是比利时古生物学家路易斯·多洛在 1893 年提出的,本来是说:

  • 概率上,物种不可能两次遵循完全相同的进化轨迹。
  • 在不同物种的生物身上出现的完全相同复杂器官,在概率上不可能是各自独立演化的产物,而一定是同源器官。

例如,鸟要是有一天又长出了前爪,应该是用翅膀演化出来的或是用和翅膀相关的基因指导的,而不是凭空捏出一组新爪子来。

由于在十九世纪末的一般读者看来“学术界普遍不说人话”,这个本来十分简单的说法在反复传播中被误解为“进化是不可逆的,生物退化掉的结构和器官不能在任何过程中以同样的形式出现”——这个理解是完全错误的,反例众多。

  • 读者是人类的话,灵长类的颈部肌肉、胸肌区和上肢肌肉就是这玩意的反例[1],你就是战胜了“演化不可逆法则”的可怕物种——实际上根本没有这种法则。
  • 蛙类在 2.3 亿年前退化了下颌骨的牙齿,但Gastrotheca guentheri在时隔 2.1 亿年后又在下颌骨上长出了非常类似牙齿的构造,有珐琅质和象牙质[2]
  • 竹节虫的一些种类一度放弃了翅膀,后来又长出了翅膀[3]
  • 在漫长的时间里,许多腹足纲动物的壳从复杂的螺旋卷曲逐渐简化,直到在一些目里成为单纯的片状。从一亿年前到两千万年前,舟螺都是简单的片状壳,但是那之后一些舟螺从这个状态搞出了新的卷曲状壳

“已灭绝的物种不可能重新出现”这样看起来非常安全的推论其实都是有反例的:

该物种的祖先物种还生存的场合,可以再创造出和该物种极度相似乃至基因上视为同一物种的新物种,在人类操作下特别容易(因为许多物种其实是能够自交或无性繁殖的种间杂种,人类可以反复进行一样的操作来让它们在灭绝后重生),在自然界例如不会飞的白喉秧鸡的自然复活[4]

  • 40 万年前,从马达加斯加飞到阿尔达布拉岛的白喉秧鸡演化出一些适应当地环境的特征,包括失去飞行能力,成为新物种。13.6 万年前,该物种随阿尔达布拉岛被大海淹没而灭绝。10 万年前,该岛浮出水面,从其它岛屿飞来的白喉秧鸡很快适应了该环境,并再次演化出不会飞的白喉秧鸡。

所以真的没有必要纠结这些。

参考

  1. ^ https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/j.1558-5646.2012.01621.x
  2. ^ http://kejiao.cntv.cn/20111231/100119.shtml
  3. ^ https://www.nature.com/articles/nature01313
  4. ^ https://academic.oup.com/zoolinnean/article-abstract/186/3/666/5487031#

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有退化,才有进化。


5.3亿年前,当我们的祖先还是皮卡虫,

生理结构接近文昌鱼,为了在水中呼吸,拥有几十上百个的鳃裂。

紧接着不久,大量鳃裂退化,剩下的鳃裂合并,进化成了鳃弓。

早期无颌鱼类,例如昆明鱼和海口鱼,可能多达9个鳃弓。

4.3亿年,一部分鳃退化,鳃弓进化出了下颌、舌头,以及偶鳍。

除了偶鳍的鳃弓起源为假说外,前二者基本实锤。

其中,下颌源于第一鳃弓,舌和相关的软骨、肌肉,以及神经源于第二鳃弓,剩下的为全鳃。

4亿年前,分化出硬骨鱼和软骨鱼,软骨鱼多数7个鳃弓,硬骨鱼6个鳃弓。

它们的第5对鳃弓退化后无鳃,还剩下四个全鳃。

3.8亿年前,肉鳍鱼出现,紧接着出现了四足类动物。

第4对鳃弓和第6对鳃弓的鳃退化,鳃弓则进化成了咽喉部位的软骨、肌肉,以及相关神经。

大名鼎鼎的喉返神经,便是第6鳃弓进化而来的。

此时鳃已经全部退化,并进化出了

正是因为鳃的让步和退化,我们才一步步进化出了下颌、舌头、咽喉,以及肺部。

而那些鳃没有退化的鱼类,依旧还是鱼类。

可以这么说,没有退化,便不存在进化。

鱼类登陆后,鱼鳍上的鳍条退化,软骨内成骨逐渐进化成指骨,于是四肢出现了。

一开始的四足动物,往往拥有众多的手指。

随后不久,一部分指头退化,一部分则进化得更强。

最后剩下五根手指达到了最优化,大大提高了支撑能力、抓握能力、并给手指的灵活发展提供了空间。

随后的几亿年,四足爬行动物一步步进化成了人类。

我们祖先先退化了皮肤呼吸的能力,

后又退化了坚硬厚实的皮肤,

退化了锋利的爪子,

退化了喷毒的能力,

退化了消化纤维的回肠、阑尾,

退化了脚的抓握能力,退化了智齿,

甚至,退化了阴茎骨……

  • 然而一部分能力的退化,给其它能力的进化提供了空间。

从四足动物开始,我们先后进化出了羊膜、胎生、恒温……

进化出了灵活的双手,

进化出了发达的大脑,

也进化出了更为和谐的两性关系。

单纯从手的进化和大脑的进化来说:

当第一只灵长总目的动物准备爬树时,他的四肢就需要退化掉适应陆地的力量和速度。从而逐渐进化出拇指对生等,更加适应攀援的特征。

  • 不开上帝视角的话,对于早期的猫科四肢进化方向,和灵长类四肢进化方向来说,并不能说谁更高级,谁更低级。

而大脑的进化,更是因为环境的遽变后,人类不得不直立行走,但既没有锋利的爪牙和狂暴的咬合力,也没有毒液,人类只能靠灵活的双手开发出投掷能力。

双手开发了,那么大脑的配置也需要跟上,于是从300万年前的南方古猿到200万年前的直立人职期间,古人类的脑容量直接翻了一倍,从500毫升达到了1000毫升。

但环境还是很恶劣,人这幅身体又没有其它的技能,那么就只能总结经验,加强协作,于是大脑进化得更加的发达了。

所有,正是因为相对于远祖,人类的一些生存技能退化了,所以才进化出了牛逼的双手和大脑。

关于双手和大脑的进化,可以看一下我以前的这个回答:


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这个问题比较很奇怪。

人为什么要和野生动物比较呢?这又关进化啥事?

分别来说说这两个事情。

1,什么是进化?

其实进化本来提出来就是“物竞天择,适者生存”这些达尔文的等的思路。不过那个时候,达尔文也不知道进化的物质基础是什么,他们甚至还去猜测是不是获得性遗传这种后来被证实是错误的理论,也就是泛生论(Pangenesis)。

后来随着生物学发展,大家开始寻找进化的背后本质,直到后来发现了DNA之类的,所以就提出了新的概念上的进化:种群基因频率的改变

这种理论的确是更接近进化本质,甚至还出现了中性理论和修正后的进化论(现代综合进化论)。

但是对于广大群众来说,牢记“适者生存”这几个字是基本没错的。

所以,进化的总体上,依然是让生物尽可能的适应当前的环境,那么这就足够了。鹰击长空、鱼翔浅底,蛇有毒,蜂有针。人胎生,鸟下蛋,这都是进化,都是适应自己所处环境的一种行为。

2,为什么要和野生动物比?

这一点是比较难以理解的。

如果你知道进化的本质是种群基因频率的改变,那么就知道这落在了基因层面上了。

可是,人类和野生动物,在很多基因上,二者都是各自发展进化的,各走各的路,怎么比?

就比如反刍动物的胃,人类作为杂食动物就不是这样子,然而这本来就是各自独立进化的,分离时间已经非常非常早了,不具备可比性了。

人要是获得其他动物那些机能,那么意味着人必须去获得那些基因,可是这东西,又回归到最开始的问题了,从一开始,人类就没造这条路,那么自然接下来就跟不会在这条路上开创新的天地了。

这一点,你要是做过基因进化分析,就大体知道,太常见了,很多基因,在其他物种都找不到,就是某一类物种特有。


如果按照我们目前的认知,你倒是可以和灵长类相比。

不过,大部分灵长类动物说实在的,在身体素质上和人类相比,差远了。

我们实验室里养的猴子,撑死也就是一个几岁小孩子大小,人类一巴掌都能拍的它动不了。

而从脑容量上,人简直是一路狂飙[1]

最后,也不要说退化。

既然是适者生存,那么就都进的,进化过程中抛弃某些东西,那基本上就是这些东西不具备选择意义了(relaxed selection)。

于是就开始积累大量突变最后逐步失去了功能,这在我做基因研究中经常遇到,假基因化(pseudogene)。


【1】Sousa, André MM, et al. "Evolution of the human nervous system function, structure, and development."Cell170.2 (2017): 226-247.




  

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