無(wú)盡的領(lǐng)域
在生命的歷史中,五年只是一瞬間。但是對(duì)于我們?nèi)祟悂?lái)說(shuō),五年卻占很大一部分�！堆莼墓适隆吩�2001年首次出版,那時(shí)的生命與今天已非常不同。我們今天的談話充滿了專名和通名博客、基地組織這些詞在五年前還未出現(xiàn)。五年中科學(xué)也取得了巨大的進(jìn)步。我們對(duì)自然世界有了更多認(rèn)識(shí),從干細(xì)胞到其他恒星系里的行星。我們也掌握了更多關(guān)于生命如何演化的知識(shí),這要感謝2001年以來(lái)數(shù)以萬(wàn)計(jì)新發(fā)表的科學(xué)論文。
這些關(guān)于演化論最激動(dòng)人心的最新研究成果,正是建立在我寫在本書中的那些成就的基礎(chǔ)之上:從早期的生命演化到物種大量滅絕,從雄性和雌性的共同演化到寄主和寄生物之間的軍備競(jìng)賽。但是對(duì)我來(lái)說(shuō),這部作品中最令人印象深刻的是書的最后一部分:人類的演化。它之所以激動(dòng)人心是因?yàn)樗c我們休戚相關(guān)。
在2001年,人們已經(jīng)清楚地知道,與人類最接近的生物是黑猩猩和倭黑猩猩(bonobo)。這種認(rèn)識(shí),是基于20世紀(jì)90年代對(duì)人類和其他動(dòng)物DNA片斷的研究而出現(xiàn)的�？茖W(xué)家比對(duì)這些片斷,得出了一個(gè)演化樹(shù),并確定了哪個(gè)分支最接近我們自己。這些研究也使科學(xué)家可以估算出我們的祖先從什么時(shí)候脫離其他猿類。在數(shù)百萬(wàn)年中,突變以一種大致有序的步伐積累在物種的DNA上。因此,科學(xué)家通過(guò)比較從一個(gè)共同祖先演化而出現(xiàn)的不同物種,來(lái)閱讀分子鐘。在人類和黑猩猩的案例中,科學(xué)家估計(jì)他們共同的祖先生活在500萬(wàn)年到700萬(wàn)年前。
但是如果這個(gè)分子鐘是正確的,那就意味著史前人類學(xué)家有很多事情要做。在2001年,已知最古老的原始人類這個(gè)物種在演化樹(shù)上屬于我們自己短短細(xì)細(xì)的那枝是一種被稱作拉密達(dá)地猿(Ardipithecus ramidus)的物種。在埃塞俄比亞發(fā)現(xiàn)的它的化石,已有440萬(wàn)年之久。如果分子鐘是對(duì)的,那這個(gè)化石事實(shí)上可能也不算多古老,原始人類可能在那之前的250萬(wàn)年前就出現(xiàn)了。
當(dāng)《演化的故事》首次出版時(shí),那250萬(wàn)年是一個(gè)巨大的空白。但是就在這五年中,這個(gè)空白已經(jīng)由三種不同的原始人類物種填補(bǔ)了。在2004年,發(fā)現(xiàn)拉密達(dá)地猿的那個(gè)研究小組在埃塞俄比亞同一地點(diǎn)發(fā)現(xiàn)了一種更古老的物種。他們把它命名為卡達(dá)巴地猿(Ardipithecus kadabba),這個(gè)物種生活在570萬(wàn)年前。同時(shí),在肯尼亞,另一個(gè)古人類學(xué)家研究小組發(fā)現(xiàn)了670萬(wàn)年前的化石,他們稱之為圖根原人(Orrorin tugenensis)。而在荒無(wú)人煙的撒哈拉大沙漠,第三個(gè)研究小組發(fā)掘出了保存極好的第三個(gè)物種的頭骨,據(jù)估計(jì)這個(gè)物種大約生活在距今600萬(wàn)到700萬(wàn)年前。他們將這一物種命名為乍得沙赫人(Sahelanthropus tchadensis)。
這些發(fā)現(xiàn)提供了一個(gè)關(guān)于演化生物學(xué)家如何創(chuàng)造和檢驗(yàn)假說(shuō)的案例。按照五年前得到的DNA證據(jù),人們預(yù)計(jì)古人類學(xué)家應(yīng)該發(fā)現(xiàn)時(shí)間在大約500萬(wàn)到700萬(wàn)年之間的人類化石。人們甚至可能會(huì)預(yù)言那些化石會(huì)在非洲出土。因?yàn)?所有超過(guò)200萬(wàn)年的原始人類化石都來(lái)自非洲,就像離原始人類、黑猩猩、倭黑猩猩的化石最近的物種都是來(lái)自那里的一樣。這兩個(gè)預(yù)言都被證明是正確的。
然而,科學(xué)發(fā)現(xiàn)并不僅僅是要證實(shí)舊的假說(shuō),它們也引發(fā)關(guān)于自身的新?tīng)?zhēng)論。一些科學(xué)家認(rèn)為這些新的原始人類化石是早期物種巨大的多樣性的第一條線索。這些科學(xué)家認(rèn)為,生命樹(shù)上的原始人類分支原本有一個(gè)濃密的基礎(chǔ),但其中很大一部分都由于物種滅絕而被砍掉了。另一些研究者認(rèn)為并非如此。他們認(rèn)為原始人類的演化并不那么繁茂,而且他們將地猿(Ardipithecus)、原人(Orrorin)、沙赫人(Sahelanthropus)歸于同一個(gè)屬。對(duì)于他們來(lái)說(shuō),原始人類的這一分支應(yīng)該看起來(lái)接近于一條直線。
另一個(gè)對(duì)于新化石的疑問(wèn)是,第一個(gè)原始人類看起來(lái)是什么樣子?早期的原始人類直立起來(lái)可能跟黑猩猩一樣高,而且大腦尺寸也跟黑猩猩相同(是我們現(xiàn)在大腦的三分之一)。但是他們?cè)谝粋�(gè)重要方面可能已經(jīng)和黑猩猩以及其他現(xiàn)存的猿有所不同了:他們可以直立行走。原始人類的大腿骨被認(rèn)為已經(jīng)可以穩(wěn)固地支撐自己上半身的重量了。對(duì)沙赫人的認(rèn)識(shí)僅僅來(lái)自頭骨,但這也給我們提供了他們是兩足動(dòng)物的線索。這一線索來(lái)自頭骨底部通常是脊髓通過(guò)的孔,也就是枕骨大孔(foramen
magnum)。枕骨大孔的位置反映出現(xiàn)存的各種猿類的行走方式。黑猩猩采用后背前傾的方式用關(guān)節(jié)支撐行走,所以它們的枕骨大孔位于頭骨的背部。人類用后背直接支撐自己的頭部來(lái)直立行走,因此人類枕骨大孔的位置在頭骨的底部。沙赫人的枕骨大孔的位置和人類的很接近,可以支持他們直立起來(lái)。換句話說(shuō),在原人動(dòng)物化石顯示的時(shí)代,他們可能已經(jīng)直立行走了。因此,行走方式的演化可能是把原始人類與其他猿類區(qū)分開(kāi)來(lái)的首要變革因素。
當(dāng)古人類學(xué)家在非洲搜尋有關(guān)人類演化的化石線索時(shí),其他科學(xué)家開(kāi)始研究我們的DNA。他們的研究由于2001年人類基因組的公布而分外引人注目。相比從前只能關(guān)注少數(shù)的DNA片斷之外,科學(xué)家現(xiàn)在已能夠分析全部的30億個(gè)編碼。他們也能夠?qū)⑷祟惖幕蚪M和上百個(gè)其他物種的基因組進(jìn)行比較,包括老鼠、雞、斑馬魚,以及黑猩猩。既然這些物種都是生命樹(shù)上的一枝,那么科學(xué)家就能夠通過(guò)比較不同的基因組來(lái)發(fā)現(xiàn)我們基因的歷史。
這一新的研究使我們更加明確黑猩猩是與我們最接近的物種。在相當(dāng)長(zhǎng)的片斷中,這兩個(gè)基因組幾乎是完全一致的。大部分情況下,這些片斷承載著制造蛋白質(zhì)編碼的基因。更值得一提的是,人類和黑猩猩還共有一些相同的破損基因。
關(guān)于破損基因最顯著的例子之一來(lái)自我們的鼻子。所有的哺乳動(dòng)物都有數(shù)以百計(jì)的基因來(lái)制造鼻子神經(jīng)末端的氣味接收器。這些基因因意外復(fù)制而演化。當(dāng)單個(gè)基因成為兩個(gè)時(shí),起先這兩個(gè)基因是為同一個(gè)氣味接收器編碼的。但是其中一個(gè)發(fā)生了突變,改變了接收器獲得氣味的能力。如果接收器因突變而能力變差,自然選擇便傾向于刪掉這個(gè)基因。但是在某些情況下,突變使接收器獲得了捕捉新氣味分子的能力,擴(kuò)展了哺乳動(dòng)物的嗅覺(jué)。經(jīng)過(guò)上百萬(wàn)年的時(shí)間,這一過(guò)程使負(fù)責(zé)為氣味接收器編碼的基因變成了一個(gè)龐大的家族。
老鼠、狗和其他哺乳動(dòng)物都非常依賴它們的嗅覺(jué),幾乎所有與之相關(guān)的基因都正常工作。但是黑猩猩和人類的大部分氣味接收器基因都有缺陷。它們完全無(wú)法形成接收器�？茖W(xué)家基本上同意這些突變基因積聚在我們的基因組中是因?yàn)楣糯吃谘莼^(guò)程中越來(lái)越少用到它們的鼻子,而更多地依賴它們的眼睛,因此,黑猩猩和人類共享一個(gè)由共同祖先留下來(lái)的奇怪遺產(chǎn):破損基因。
從化石到基因,過(guò)去的這五年,我們置身于雪花般紛多的新證據(jù)中,證明我們和猿有共同的祖先證明我們是演化的產(chǎn)物,和地球上所有其他的有機(jī)物一樣。但是這一消息顯然沒(méi)有傳到猶他州參議員克里斯·巴塔斯(D.Chris Buttars)那里。在2005年,巴塔斯在《今日美國(guó)》上發(fā)表了他的意見(jiàn):演化論,聲稱人類是由其他物種演化而來(lái)的,這一理論的漏洞比用鉤針編織的浴缸還多。
不顧科學(xué)家在過(guò)去五年所描述的所有新化石更別說(shuō)早些時(shí)候發(fā)現(xiàn)的數(shù)千件原始人類化石巴塔斯竟斷然聲稱并沒(méi)有任何科學(xué)的化石證據(jù)把猿跟人聯(lián)系在一起。他甚至都沒(méi)有提到藏在DNA中的人類演化的證據(jù)。顯然他的反駁根本不值得回應(yīng)。
2005年,當(dāng)巴塔斯發(fā)起了一場(chǎng)要求改變猶他州生物教學(xué)課程的運(yùn)動(dòng)后,他引起了全國(guó)的關(guān)注。他希望老師不要把演化論作為今天物種多樣性的唯一可行的科學(xué)解釋。他希望學(xué)生同樣也能夠?qū)W到他所謂的神的設(shè)計(jì)。
巴塔斯還并不是很清楚神的設(shè)計(jì)的意思。根據(jù)《鹽湖論壇報(bào)》的報(bào)道,巴塔斯相信上帝是造物主,但是他的創(chuàng)造物在自己的物種內(nèi)部發(fā)生了演化。
巴塔斯在報(bào)紙上說(shuō):我們有不同的狗和貓,但是你從沒(méi)見(jiàn)過(guò)狗貓。
就算不管狗貓到底是什么,我們也不難得知巴塔斯的腦子里在想些什么。在《演化的故事》中,我描述了在20世紀(jì)80年代神創(chuàng)論是如何在法院遭到慘重失敗的。法官認(rèn)識(shí)到創(chuàng)世科學(xué)(creation science)事實(shí)上是一種宗教,因而它沒(méi)能在課堂中占領(lǐng)一席之地。一些創(chuàng)世論者打算把很多他們的舊理論重新包裝,不再明確提到宗教,而是賦予它們一個(gè)新的名字:智慧設(shè)計(jì)論(Intelligent design)。1989年,智慧設(shè)計(jì)論的鼓吹者們出版了《關(guān)于熊貓和人》(Of Pandasand People),他們打算將這本書作為九年級(jí)學(xué)生的教材。像西雅圖發(fā)現(xiàn)研究院(Discovery
Institute of Seattle)這樣的機(jī)構(gòu),開(kāi)始宣稱智慧設(shè)計(jì)論是一種切實(shí)可行的演化論的替代理論。 1999年,堪薩斯州管理?員會(huì)的保守派成員嚴(yán)肅認(rèn)真地對(duì)待了這一想法,并決定起草修改州教育標(biāo)準(zhǔn)。這種修改可能引起對(duì)于演化論的懷疑和不確定。在某些情況下,他們其實(shí)就是把演化論從標(biāo)準(zhǔn)中整個(gè)剝除了連同對(duì)地球年齡以及宇宙大爆炸理論的討論一起。他們的提案引起了全球的關(guān)注,并有可能導(dǎo)致了創(chuàng)世論者聯(lián)盟成員在2000年的幾次落敗。
然而,故事并沒(méi)有在這里結(jié)束。在下一輪的選舉中,管理?員會(huì)曾經(jīng)往回?cái)[動(dòng),但接著又再次被推向前。2005年10月,堪薩斯州教育?員會(huì)最終通過(guò)了他們新的教育標(biāo)準(zhǔn)。這一修改其實(shí)已經(jīng)延伸到了演化論之外,而變成重新定義科學(xué)本身。原先,堪薩斯州的標(biāo)準(zhǔn)是科學(xué)是人類為在周圍世界中觀察到的事物尋求自然之解釋的一種行為這一定義被幾乎所有的主流科學(xué)家組織所認(rèn)可。但是新標(biāo)準(zhǔn)不再將科學(xué)限制在自然界。教育?員會(huì)將科學(xué)重新定義為一種運(yùn)用觀察、檢驗(yàn)假說(shuō)、測(cè)量、實(shí)驗(yàn)、邏輯論證和理論建設(shè)的手段,為獲得對(duì)自然現(xiàn)象更充分的解釋,而進(jìn)行不斷地調(diào)查的系統(tǒng)化方法。關(guān)于世界的超自然解釋在科學(xué)中獲得了一席之地至少是在堪薩斯州。
在過(guò)去的五年中,其他州也嘗試過(guò)停止或至少減少在公立學(xué)校中關(guān)于演化論的教學(xué)內(nèi)容。而2004年10月,賓夕法尼亞州多佛爾市的一個(gè)鄉(xiāng)村學(xué)校則更進(jìn)一步,開(kāi)始推行智慧設(shè)計(jì)論。當(dāng)?shù)氐慕逃?員會(huì)給他們的新科學(xué)課程加上了這樣的說(shuō)明:學(xué)生將意識(shí)到在達(dá)爾文理論和其他演化理論之間的分歧/問(wèn)題,這些其他理論包括智慧設(shè)計(jì)論,但并不僅限于此。
教育員會(huì)還要求老師在多佛爾市所有的生物課堂上大聲宣讀一種聲明,即:演化論只是一種理論,而不是事實(shí)。這混淆了事實(shí)和理論兩者的本質(zhì)。
智慧設(shè)計(jì)論是一種不同于達(dá)爾文觀點(diǎn)的關(guān)于生命起源的解釋。聲明中繼續(xù)說(shuō)道,如果學(xué)生試圖了解智慧設(shè)計(jì)論到底包括什么,《關(guān)于熊貓和人》一書為他們提供了了解這種觀點(diǎn)的途徑。所有的理論都一樣,學(xué)生應(yīng)該被鼓勵(lì)持有一個(gè)開(kāi)放的心態(tài)。
多佛爾的科學(xué)教師對(duì)這樣的決定感到驚訝,他們拒絕宣讀聲明。管理者不得不進(jìn)行干涉。當(dāng)學(xué)生問(wèn)起在智慧設(shè)計(jì)論背后是怎樣的一個(gè)設(shè)計(jì)者時(shí),管理者告訴他們這得回去問(wèn)他們的父母。 兩個(gè)月后,多佛爾地區(qū)學(xué)校的11名家長(zhǎng)提起訴訟,認(rèn)為這樣的聲明違反了美國(guó)憲法第一修正案,因?yàn)樗笳髁瞬槐辉试S的宗教之建立。而教育員會(huì)反駁說(shuō),他們并沒(méi)有這種意思。學(xué)校首席顧問(wèn)理查德·湯普森(Richard
Thompson)說(shuō):多佛爾市教育?員會(huì)所做的一切,都是為了讓學(xué)生能夠看到科學(xué)界正在進(jìn)行的如火如荼的論戰(zhàn)。
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卡爾·齊默
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