生命進化的驅動力
自然選擇一直以來被科學家們認為是驅動進化方向的主要因素，也是創造了生物多樣性的主要原因之一，但是我們能夠把自然選擇當成是創造這個豐富多彩的大自然的唯一原因嗎？紐約斯托尼布魯克大學生態與進化學院的科學家馬西莫·皮格留奇說：“我們認為目前生物學中最偉大的未解之謎之一就是對自然選擇的定位問題，自然選擇到底是不是推進進化方向和創造物種多樣性的唯一原因？也許還有我們未知的因素一直在發揮作用。我希望這種假設最終會成為現實，以豐富對我們生活的這個世界的深層了解。”一些科學家列出了其他一些可能驅動生物進化的因素。皮格留奇博士說：“在過去的二十年間，科學家們開始推測複雜的生物係統（如活體生物本身）的某些屬性對進化有驅動作用，它們和自然選擇的作用合在一起，使得原始生物進化出了眼睛、細菌鞭毛、翅膀或者是龜殼一類奇怪的特征，以適應環境的需要。”這裏我們引入一個叫做“顯型可塑性”的概念，這種現象是指生物在適應環境的過程中，可以通過進化靈活地改變身體某一部分的特性，發育出新的器官和組織。但是這種差異不是在基因層麵的，舉個例子來說，蜜蜂的種群裏工蜂和兵蜂的基因是完全一致的，但在發育的過程中不同的基因完成了性狀表達，於是出現了這兩種蜜蜂在行為和體征上的巨大差異，外界的環境因素，例如溫度或是其在胚胎期的食物，都是促成工蜂和兵蜂表達不同基因的原因。生命的進化這種“顯型可塑性”的意義在於，在進化過程中有益的形狀可以遺傳給下一代，當顯性特征不斷遺傳積累的時候，外界的自然環境就會幫助一個物種淘汰掉不適應環境需要的性狀，而保持那些有競爭優勢的後代。有些研究學者認為，生物和非生物係統往往都具有一種自發的自我形成秩序的特性，這種自我組織的能力也是推進物種進化的動力之一，而且這種能力對生物來說還可以遺傳給下一代。生物的有序性的典型的例子是蛋白質的結構，我們知道蛋白質是一長串氨基酸在空間中扭轉纏繞形成的，其空間結構決定蛋白質的特性。蛋白質的特性千變萬化是因為其空間結構可以有無數種，如果蛋白質僅僅是由100個氨基酸組成的，它形成的形狀就足以達到天文數字。蛋白質形狀的轉換是在幾秒鍾或是幾分鍾的時間裏有序進行的，但這種轉換順序即使我們使用今天世界上最強大的超級計算機也無法計算出來，因為這種轉換次序實在是太複雜了。環境因素同樣可以改變動物的外在特征和生活習性，這一現象吸引了很多科學家開展深入地研究。例如美國威斯康星麥迪遜大學的細胞生物學家西恩·卡羅爾就發現，東非的某些蝴蝶根據其破繭而出時的環境而呈現不同的顏色，在雨季羽化的蝴蝶一般都帶有鮮豔的眼睛形狀的花紋，而在旱季羽化的蝴蝶則呈現灰黯的保護色。到目前為止，生物學家對生物從受精卵到成熟個體的發育過程都十分了解，但是在其發育過程中環境和基因因素如何發揮作用則一直不得而知。科學家研究了一種叫做紅腹濱鷸的海鳥，發現部分鳥類也會根據遷徙路線的不同改變某些生物性狀。當紅腹濱鷸被關進籠子裏放養到氣候比較寒冷的地區的時候，這種鳥的飛行肌肉和部分器官就會萎縮，以減少熱量的損失，而這種改變的特性可以遺傳給下一代紅腹濱鷸。隨著生物學、生態學、遺傳學和計算機科學的綜合發展，促進生物進化的各種因素和其在進化過程中所起的作用都會越來越清楚，而達爾文提出的自然選擇驅動的進化論會在發展中更加豐富正確。
是什麼決定了物種的多樣性？
這是一個充滿生命的行星，但是並非每一個角落的生命都同樣繁榮。一些地區居住的物種的數量超過其他地區，熱帶比寒帶擁有更多樣的物種。為什麼會出現這種情況？僅僅是因為熱帶比寒帶更熱？科學家認為，生物和環境之間的相互作用對物種多樣性起著關鍵的作用。當然，還有其他一些改變物種多樣性的力量，例如捕食和被捕食的關係。但是，科學家首先麵臨的問題是如何獲取關於全球物種多樣性的基礎數據——到底有多少種生物。
物種的多樣性
環境和生物的相互作用，生物之間的關係等這些因素和其他的力量到底如何共同作用形成了物種多樣性？這至今是個迷。陸地和海洋中存在著無數的植物、動物和微生物。它們使這個世界變得完美：將陽光轉化為能量，供給其他生物，並使碳和氮在無機和有機兩種形式之間轉化，改變著地球的景觀。在一些地方和一些群落中，存在著成百上千的物種，然而在其他地方和群落中，隻有很少的物種存在。例如，比起高緯度地區，熱帶地區是一個物種的天堂。生物學家試圖闡明這其中的原因。什麼是生物的多樣性首先我們來看看什麼是生物的多樣性。生物多樣性指的是地球上生物圈中所有的生物，即動物、植物、微生物，以及它們所擁有的基因和生存環境。它包含三個層次：遺傳多樣性，物種多樣性，生態係統多樣性。簡單地說，生物多樣性表現的是千千萬萬的生物種類。在地球上的熱帶雨林中生活著全世界半數以上的物種（約500萬種），因此，那裏的生物多樣性最為豐富。我國的生物多樣性主要分布在廣東、廣西、福建、四川、雲南等地。生物多樣性具有很高的價值，它不僅可以為工業提供原料，如膠、油脂、芳香油、纖維等，還可以為人類提供各種特殊的基因，如耐寒抗病基因，使培植動植物新品種成為可能。許多野生動植物還是珍貴的藥材，為治療疑難病症提供了可能。隨著環境的汙染與破壞，比如森林砍伐、植被破壞、濫捕亂獵、濫采亂伐等，目前世界上的生物物種正在以每天幾十種的速度消失。這是地球資源的巨大損失，因為物種一旦消失，就永不再生。消失的物種不僅會使人類失去一種自然資源，還會通過食物鏈引起其他物種的消失。如今，人類都在呼籲保護生物多樣性並為之付諸行動。你也是生物多樣性的一部分。生物多樣性使生命在這個行星上變得可能。沒有生物多樣性，你也不能在這個行星上生存。就算你可以生存下來，你也不可能喜歡這個灰暗的、無生氣的、光禿禿的、無聊的世界。沒有生物多樣性，你不會感受到樹林帶給你的綠意、海洋帶給你的藍色，也不會有你呼吸的空氣、吃的食物、喝的水。物種的多樣性幾千年前，人類以及他們所馴養的生物——狗、貓、豬就開始與自然有了矛盾衝突。隨著人口數量的增加和農業技術的提高，我們需要清除更多的森林，並且保護自己的莊園以防各種人們虛構的或是真實存在的危險的發生。在這過程中我們已經開始令一些物種滅絕了，一些是因為被用來做衣服、做食物；另外一些是因為人類害怕，從而殺戮；還有就是為了體育運動的需要。專家估計，我們現在物種滅絕的速度是動物自然滅絕速度的50~100倍。有一些物種滅絕得更快，大約是自然滅絕速度的1000~10000倍。科學家們認為，如果我們不解決這個問題，34000種作物和5200種植物物種將會在未來的幾年中滅絕。僅在歐洲，11000種高等植物的2400種已經處於危險之中，而不僅僅是熊貓、熊與象。你大概知道一些鳥類物種，包括渡渡鳥已經滅絕了，但是你知道八分之一的鳥類都已經瀕臨滅絕了嗎？現在是繼650萬年前恐龍滅絕後最大的一場生物多樣性危機。是我們的汙染和損害物種的自然棲息地——生態係統，導致了這樣的結果。地球上45%的森林已經被砍伐掉了，而其中大多數發生在過去的100年。高達10%的珊瑚礁已經被破壞，三分之一可能在未來的十至二十年內倒塌。海洋漁場正在被無情破壞。生物多樣性喪失的幾個原因對食物、能源和其他自然資源的不斷增加的需求；對待生物多樣性問題人類的無知與冷漠；短視行為，不考慮長期影響；空氣、水、土壤汙染；缺乏對生物多樣性的經濟利益的鑒別；在防止過渡利用資源上及適當管理上的失敗；人類移民、旅行、國際貿易的增加；過度捕殺及過度捕撈；收集珍稀蝴蝶、鳥類物種做標本。對於人類的所作所為，地球隻會承受，並忍耐著。問題是，人類作為一個物種並不是刀槍不入的。我們也許會認為人類是地球的主人，但是最終地球不管有沒有我們人類都會存在下去。它先於我們存在，也最終將存在，即使我們消失。這不是誇張，這不是好萊塢的電影，也不是一個瘋狂的環境主義者的天花亂墜的宣傳。生物多樣性喪失是這個星球的夢魘，我們正在這個噩夢的中間，一個可能走向明亮的未來或是再也無法回頭的地點。到底什麼使得多樣性形成？這是一個挑戰，因為我們缺少最基本的數據。例如，我們至今不知道地球上到底存在多少植物和動物。研究者甚至還不能開始預測微生物的種類和數目。研究進化的科學家也缺少一個標準的時間尺度，因為進化的發生會從幾天持續到幾百萬年。而且，同一個物種內的變化會跟兩個相近物種之間的變化幾乎相同。我們也不清楚什麼樣的基因變化會導致一個新物種的產生，基因對物種形成的真正影響到底是什麼。揭示多樣性形成的原因需要全麵的跨學科的合作，包括古生物學的提示，實地的考察，實驗室的工作，基因組的比較和有效的數據分析。一些大的項目，比如聯合國千年計劃和世界範圍內海洋微生物基因的鑒定，將增加基礎的數據，但這些是遠遠不夠的。古生物學家已經在跟蹤許多物種過去一千年內分布和聚集方麵取得了一些成果。他們發現，地理分布在物種形成中起了重要作用。進一步的研究將繼續揭示大範圍的物種分布模式，這或許將對闡明大滅絕的原因和研究這些災難對新物種的進化的作用帶來希望。通過對植物和動物的實地考察