第2节 自然选择与适应的形成

枯叶蝶在停息时,它的翅很像一片枯叶,这是枯叶蝶对环境的一种适应( adaptation)。同枯叶蝶一样,所有的生物都具有适应环境的特征。适应是如何形成的?这是生物进化理论研究的核心问题之一。

适应的普遍性和相对性

适应作为一个生物学术语,包括两方面的含义:一是指生物的形态结构适合于完成一定的功能,二是指生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定的环境中生存和繁殖。

适应是普遍存在的,相信你能举出许多适应的实例。那么,这些适应是不是绝对的、完全的适应呢?

适应是自然选择的结果

各种生物的适应性特征是如何形成的呢?物种不变论认为,各种生物都是自古以来就如此的。法国博物学家拉马克(J.-B. Lamarck,1744-1829)彻底否定了物种不变论,提出当今所有的生物都是由更古老的生物进化来的,各种生物的适应性特征并不是自古以来就如此的,而是在进化过程中逐渐形成的。不过他认为适应的形成都是由于用进废退和获得性遗传:器官用得越多就越发达,比如食蚁兽的舌头之所以细长,是长期舔食蚂蚁的结果(图6-5)。器官废而不用,就会造成形态上的退化,比如鼹鼠长期生活在地下,视觉派不上用场,眼睛就萎缩、退化。这些因用进废退而获得的性状是可以遗传给后代的。

拉马克提出的进化学说在当时是有进步意义的,但他对适应形成的解释是肤浅的,未被人们普遍接受。

达尔文提出的自然选择( natural selection)学说对生物的进化和适应的形成作出了合理的解释。他认为适应的来源是可遗传的变异,适应是自然选择的结果。下面是自然选择学说的解释模型(图6-6)。

关于适应的形成,达尔文认为在一定环境的选择作用下,可遗传的有利变异会赋予某些个体生存和繁殖的优势经过代代繁殖,群体中这样的个体就会越来越多,有利变异通过逐代积累而成为显著的适应性特征,进而出现新的生物类型。由此可见,群体中出现可遗传的有利变异和环境的定向选择是适应形成的必要条件。

达尔文以自然选择学说为核心的生物进化论使人们认识到,原来自然界的万千生物不是神灵预先设定好而永恒不变的,而是在自然选择的作用下不断发展变化的。这就使生物学第一次摆脱了神学的束缚,走上了科学的轨道。它揭示了生物界的统一性是由于所有的生物都有共同祖先而生物的多样性和适应性是进化的结果。

达尔文的生物进化论在与神创论和物种不变论的斗争中传遍了全世界。用各种文宇翻译的《物种起源》版本,不断地在世界各地出版。马克思和恩格斯对达尔文的理论给予了高度评价他们认为这是科学史上的一次革命,极大地推动了19世纪自然科学的发展。马克思把他的《资本论》第一卷题赠给达尔文,并郑重地在扉页上写道:“赠给查理士。达尔文先生。您真诚的钦慕者卡尔·马克思”恩格斯将达尔文的生物进化论誉为19世纪自然科学的三大发现之一。

受到当时科学发展水平的限制,达尔文对于遗传和变异的认识还局限于性状水平,不能科学地解释遗传和变异的本质。随着生物科学的发展,关于遗传和变异的研究,已经从性状水平深入到基因水平,人们逐渐认识到了遗传和变异的本质。关于适应以及物种的形成等问题的研究,已经从以生物个体为单位,发展到以种群为基本单位,这样就形成了以自然选择为核心的现代生物进化理论。