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。
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:
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。
“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]:
所以真的没有必要纠结这些。
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,并进化出了肺。
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……
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。
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:
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.