进化会是真的吗？我们真的都是来源于一个单细胞吗？像眼睛那样的器官仅仅是由于偶然性而进化的吗？这些问题仍需要作出回答。

在全国各个课堂和实验室里，达尔文的进化论再一次受到了挑战。

这不是什么新出现的问题。从1859年以来，查理 · 达尔文几乎不断地受到非难。

达尔文的最激烈的批评家包括“创造论者”。他们是笃信宗教的原教旨主义者，他们坚决认为进化论只不过是用某些相信者的言词编造的“动物的虚构故事”。这些创造论者不是孤立的；《自然》杂志报道美国几乎有一半成年人相信我们是亚当和夏娃的直系后裔。

达尔文的模型也面临着科学的挑战。批评家提出了许多进化的难题，'他们认为达尔文理论已经不能解释这些难题：

在不同区域里演化的无联系的动物最终怎么会显得意外的相像？

海龟的壳怎么会从已经成为爬行动物活结构的肋骨（当时肋骨之间没有什么东西）逐渐地演化而来？

熊猫怎样演化出不同于其他熊的比较坚固的脑壳、特化的生殖器和拇指？

达尔文主义不能解释的这些难题，成为它七十五年来的阿基里斯的脚后跟（希腊神话中的阿基里斯出生后被其母倒提着在冥河水中浸过，除未浸到水的脚后跟外，浑身刀枪不入。——译者注）。但是，现在某些自称为新达尔文主义者的科学家相信他们可以得到这些答案。

想想当达尔文第一次宣布人——创造物的顶峰，是认远古某些少量繁殖的单细胞生物进化来的时候所发生的震动。当时，达尔文宣称：“我们可以都被网捕在一起。”

达尔文时代的科学家确实知道一些关键性的事实。他们知道生育出来的个体比幸存下来的个体更多。

他们知道一个物种的个体是非常稀少的。

由于孩子们像他们的双亲，所以他们知道某些变异必定是遗传的。

但是没有人会联想到这些事实，甚至达尔文也是这样。

达尔文提出，自然界选择物种的某种性状，正像人们在繁殖家养动物方面所做的那样。“自然选择”的机制决定哪一种性状保存下来，由此说明生命是怎样进化的。这种基本的系统阐述理在受到了达尔文时代不曾有过的野外研究的支持：

—个物种的某些个体比另一些个体更适应于它们的环境。汤姆· 沃尔夫（Tom Wolfe）称这种具有适应性状的个体为“好材料”，认为它很有可能产生出能幸存下来的、性成熟的和能繁殖的后代。

自然选择的关键在于生物具有比较适应的、比较强的生育力；这不是“最适者生存”。“最适者生存”是后人杜撰的令人误解的措词。

然而，不同的物种是怎样产生的？按照达尔文的说法，“大量的、连续的、微小的变异”有时导致生物体的较大变化。逐渐地，出现了奇迹；最初的两栖动物的滑稽的肢，经过漫长的年代演化成为恐龙的强有力的附肢、鸟类的翅膀，并日益演化成为人灵巧的手。

十亿年

达尔文在《物种起源》中提出，偶然的力量产生了大部分微小的变异。因此，那种偶然地生出向后指的脚爪的啄木鸟幸存了下来，并把这种独具的性状传递给它的后代，啄木鸟也因为它们在啄食物时有比较强的抓树能力而生存了下来。

达尔文遇到的第一次大挑战，是1867年由苏格兰工程师弗利明·詹金（Fleeming Jenkin）提出的，他论证由偶然变异引起的进化是不可能的。詹金认为被达尔文视为进化基础的微小的偶然的变异，绝不会有任何重大的价值。这些变异只会消失掉或混合掉。就像不同颜料的颜色，两种性状会混合，以致产生调和的指令。

比如，假定一个黑熊的群体被驱赶到多雪的栖息地，在那里，白色的毛皮可以提供有益的伪装。当一个白熊生育出来时，按照达尔文的说法，这种新的变异能够缓慢地在以后连续几代中传递下去；詹金则不认为是这样。按照詹金的看法，具有白色性状的熊在几代中将会显得像不具有这种白色性状的熊一样。

达尔文主义深深地陷入了困境之中。如果混合发生的话，那么，甚至非常有利的变异将注定要湮没，自然选择就不能说明进化的原因。

一种可能是对直生论感兴趣，这种直生论认为进化是预先计划好的。每个生物体沿着一定的路线进化而不顾环境或每种变异复制的结果如何。虽然“造物主的计划”对笃信宗教的思想家和某些生物学家同样富有吸引力，但达尔文主义者不能接受它。

达尔文还有另一个烦恼。他发表《物种起源》几年后，他面临着一个使人信服的证据：地球相对于已经创造出它的奇迹的进化来说是太年轻了。

达尔文曾断言生命的进化经历了十亿年。物理学家凯尔文（Kelvin）勋爵通过对地球熔融的内部热的估量，断定地球年龄只有一亿年。

由于凯尔文使整个进化论陷入了疑问之中，达尔文称他为“可憎的幽灵”，这是不足为奇的。

接着，在1896年天然放射现象发现了。英国物理学家J. R. 斯特拉特（J. R. Strutt）证明从地球内部逸散的热并不反应地球冷却的速率。热来源于地球内部深处的放射性矿物的蜕变。

这种新的年龄估计恰好证明了达尔文所希望的；地球有十亿年的历史。

然后，大约在1000年，孟德尔的遗传学定律援救了达尔文，取代了混合遗传的模型。

按照孟德尔主义的看法，基因是分立的、互不混合的粒子。每对粒子规定一种性状/当双亲提供同一种相对于某个性状的粒子（即蓝眼睛）时，孩子的某个性状就像双亲的那样。当双亲的蓝图不一致，其中一个的蓝图（通称为显性基因）处于优先地位时，孩子就像提供了显性基因的父亲或母亲。但是，隐性基因并没有消失，这对于进化论来说是重要的。孩子自身一半的细胞包含了隐性基因，孩子将会把隐性基因传递给后代的一半。

所以，詹金的白色突变型的熊所具有的白色基因必然不会在几代中混合掉。

这样，孟德尔的遗传学使达尔文从詹金的困境中解脱了出来，而新的遗传学研究结果是好处多于坏处。

—位丹麦的生物学家W. L. 约翰逊（W. L. Johannsen），在本世纪初期进行了一系列菜豆实验、这些实验似乎证明变异是不遗传的，这与达尔文关于微小的、偶然的变异是遗传的论点形成了明显的差别。

现在，许多人认为达尔文主义是趋于衰亡的。过去的几十年表明了约翰逊用具有奇特的遗传机构的植物做了出色的实验。

当时，一位美国生物学家T. H. 摩尔根（T. H. Morgan）确信，许多观念是对达尔文理论的决定性打击。他开创的果蝇遗传研究证明突变几乎都是隐性的和差不多总是致命的。摩尔根报道，在他早期的果蝇实验中没有发生对于新物种的出现具有决定性意义的有益突变。这对于达尔文和进化论者来说是最倒霉的遭遇。

当时，存在着澳大利亚这个有八千万年历史的岛状大陆的问题。畸形动物应当由于偶然的突变而发生进化。但是它们并没有这样。

相反，澳大利亚的有袋动物是趋同进化的一个例子，在趋同进化中，世界不同地区的无联系的动物演化成为看起来非常相似的生物。趋同现象往往是惊人的相似。有袋的塔斯马尼亚岛（澳大利亚一地区——译者注）的狼，具有胎盘的西伯利亚狼的凶恶相貌，而它们的脑壳与现代狗的脑壳是相同的。

另一个发现趋同现象的例子是有二亿年历史的爬行动物化石——鱼龙，它看起来很像现代的海豚。与人类关系最近的有智力的竞争者，它们祖先的头脑只有豌豆大小、兴盛在许许多多年前的温暖的三叠纪（距今二亿三千万年至一亿九千多万年——译者注）的海洋中。达尔文主义能说明这种现象的原因吗？

此外，还有熊猫第六个指的奇怪情况，第六个指是像拇指似的附指，熊猫用这个指熟练地折取它特别喜爱的食物——竹的嫩枝。至少，拇指的生长似乎涉及到四个分离的基因，每个基因各自对应于骨、新出现的动脉、神经和肌肉。但是，如果有利突变是如此稀有的事，这四种基因怎么能够同时存在呢？这个问题表明了“一个基因代表一个性状”的模型的弱点。

进化又怎么能解释像哺乳动物的眼睛那样的更加复杂的构造？这种复杂构造的进化似乎就像祖父的钟的运行是因碰巧遇到某个偶然的行星而造成的一样奇怪。

新的模型

但是，科学家并没有怀疑进化本身。现代遗传学理论和进化理论的巨人之一威廉· 贝特森（William Bateson），在1922年宣称：“进化，就其模糊的轮廓而言，我们知道的显然是够了。但是，有关物种起源和物种性质的理论的基本点仍是完全难以理解的。”

三十年代期间，新的遗传学研究最终确认达尔文是名副其实的第一流科学家。新的遗传模型取代了“一个基因代表一个性状”的老概念。

在这个新的模型中，一个基因就像一个坐镇于许多商行的董事会的团体理事，它能决定一个以上的性状。但是有时许多基因决定一个性状，正像整个董事会可以决定一项政策那样。相似地，单个基因发生的影响是程度不同的。

新的研究表明单个基因突变的机会比以前所认为的多得多。遗传的结果是由两个步骤造成的。第一步，染色体或几串基因，在形成精子细胞或卵细胞的时候迂回组合。这种组合可以产生几乎无数遗传性不同的精子细胞和卵细胞。而且，当它们接合起来以形成一个新个体的时候，这许多遗传的可能性变得更大。

双亲在原则上可以产生多得数不清的遗传性不同的个体。实际的数量是大得不可想象，准确地说是5后面跟着47个零。

细胞加快速度

在一个完整的群体中可能存在的遗传变异的总数更加令人吃惊，保守地估计，有10¹⁰⁰⁰（1后面跟着1，000个零）。以此相比，天文学家估计整个宇宙中大约只有10⁸⁰个原子。

三十年代初期，科学家认识到进化的两个阶段。地球上的生命最早大约是在三十五亿年前出现的。在以后的三十亿年里，生命缓慢地进化。尔后，在五亿年前的寒武纪时期，进化出现了迅猛的发展。化石记录表明遗传变化和灭绝的速度急剧加快，在过去的三十亿年的十分之一时间里，大范围地把生命从三叶虫推进到了人类的阶段。

什么引起了寒武纪进化的迅猛发展？在寒武纪时期，细胞内部的核突然出现了，造成了有性繁殖的可能性。在那以前，细胞还是以无性生殖的、仅仅使自身加倍的方式分裂的。现在一个个体的遗传物质可以来自于两个不同的来源。每个亲体提供一半遗传物质。有性生殖可能允许更多的变异，使细胞能够以比以前快千万倍的速度发生变化和达到适应。生物学家认识到偶然的突变必定在寒武纪以前时期生命的出现和最初的进化过程中起了决定性的作用。但是，偶然的突变非常缓慢地发生作用。生物学家试图解释进化的第二阶段中生命的惊人的多样性和复杂性，现在推论这是由有性繁殖期间存在的基因不断组合造成的结果。从三叠纪到现在，突变起了次要的作用。

新模型还假定进化的第二阶段存在的基因系统具有这样的机制：它能保护基因系统不受偶然突变可能产生的有害影响。

剩下未回答的问题，首先是基因系统怎样逐渐形成这些惊人的能力？巨大的遗传变异库最初是怎样从混乱的偶然突变中产生的？然而，在说明生命开始的三十亿年时、必然会遇到这些问题。

终于，有了忠实于达尔文原先思想的进化论。新达尔文主义者的基因相互作用的模型，表明了西伯利亚胎盘狼和塔斯马尼亚有袋狼之间的相似性、是非常不同的遗传系统具有为解除相似压力而演化为类似血肉的能力的一个例子。

脊椎动物的复杂眼睛是_因共同起作用的例子。维也纳大学的冯 · 萨尔维尼普兰温（Von SalviniPlawen）和哈佛大学的欧内斯特 · 梅耶（Ernst Mayer）报道：在活的物种中，“人们发现从非常简单的光敏感受器到高度复杂的眼睛之间几乎完整的等级”。他们近来仿照达尔文原有的论证，推断脊椎动物的照相机似的眼睛，可能按照相似于这些等级的一步一步的方式进化的。每个等级会给它的所有者一种微小的生殖优势。

然而，为什么眼睛会在40~65种无关的有机体中独立地形成？为什么所有脊椎动物没有从一个共同的祖先那里通过遗传而获得它们复杂的眼睛，而把这种大的选择优势看作是这种幸存的共同祖先所具有的？

六十年代中期，遗传学家完全意外地发现了有助于说明物种多样化原因的事实。存在着远比任何人所想象的更多的变异体，但是它们是隐藏在分子水平上的——在构成细胞的砖块蛋白质水平上的，每种基本的蛋白质类型就好像一辆具有某些微小差异——在白圈轮胎或收音机方面有微小差异的小汽车——这些差异似乎并不改变它的机能。

但是，为什么存在着如此多的变异体？一个可能性，这也许是一种防备灭绝的安全保障，是给予某些物种适应意料不到的环境变化的机会的一种方式。

甚至最近科学家开始认为进化并不都像新达尔文主义断言的那样是逐渐的，而可能是以大的跳跃或不连续变异的方式进行的。

不连续变异

比如，像海龟壳这样的结构，就向新达尔文主义关于一步一步地进化的理论提出挑战。海龟壳是肋骨构造的奇特变异，在它的演化过程中没有逻辑的中间阶段。在壳和肋骨构造之间无论存在什么，对于幸存来说，是很反常的和不适应的。所以，海龟壳可能由于两、三次量子跃迁相当突然地产生的。

对于达尔文主义来说，另一个难题是熊猫怎样从如此不同的其他熊的种类演化而来的？熊猫具有比其他熊更大的脑袋、比较大的比较特殊的牙齿和颌、变态的生殖器、特殊的拇指、比较坚固的脑壳和比较短的脊骨。

显然，非常少量的遗传信息发生改变造成了所有这些变化——可能在几代中只有五个或六个信息发生变化。在整个基因世界中，少数对全局有重要意义的置换导致某些基本的策略发生改变，而且少数有影响的基因产生出新的物种。

“跳跃基因”的重新发现，给了大跳跃进化理论更多的支持。这种现象最早是由巴巴拉·麦克林托克（Barbara McClintock）在四十年代从玉米植物上注意到的。实际上，在细胞生长期间，基因顺序的分离、重排和拼接，改变了它们包含的指令的位置。斯坦利·科恩（Stanley Cohen）和詹姆斯 · A · 夏皮罗（James A. Shapiro）注意至U在像细菌那样比较低等的生物体中，非常不同的DNA顺序的分离“既能够以量子跃迁的方式也能够以小步骤的方式产生进化”。近来，加利福尼亚理工学院的李 · 胡德（Lee Hood）已发现人类也具有“跳跃基因”。

产生进化的新奇事物的根本原因是什么？

许多科学家确信，我们下一步的认识将是在胚胎学上，在胚胎发育过程中，遗传的蓝图缓慢地转化成一个现实的生命有机体。

道格拉斯·弗特耶曼（Douglas Futuyma）写道：“令人遗憾的是，我们在很大程度上不了解这些活动的生化性质，这些活动发生的机制，特别是支配这些活动的控制过程。发育是生物学的最大的谜。”

[Science Digest，1980年9~10月]