科学、进化与神创论 （补）

科学、进化与神创论（五）

　　美国科学院出版社2008年出版

　　编写：美国科学院、美国医学科学院

　　翻译：晓实

　　花边插叙（这些插叙分布于全书的各个部分，与之相联，相对独立）

　　进化论与医学：征服新的传染疾病

　　2002年下半年，中国境内有数百人感染了一种未知病菌，并因此患急性肺炎
而病倒。这种疾病被命名为“严重急性呼吸道综合症，”或SARS。该疾病迅速传
播到越南、香港和加拿大，并导致数百人死亡。2003年3月，加州大学旧金山分
校的一个研究小组得到一份从SARS病体组织分离出来的病毒样品。他们利用一种
称为DNA微阵列的新技术，24小时之内就得到了鉴定结果。这个病毒属于一组特
定的病毒，是一个前所未知的新成员。这个鉴定结果由其他研究人员通过不同的
技术所证实。研究人员立即开始了血液检测方面的工作，以鉴定感染人员以便隔
离。同时，关于疾病治疗、防止病毒感染的疫苗的研究工作也立即展开。

　　进化方面的知识在SARS病毒的鉴定过程中至关重要。该病毒的遗传信息与其
它病毒的相似，因为他们都是从同样的病毒进化而来的。而且，关于SARS病毒进
化历程的知识给科学家提供了关于此疾病的重要信息，例如病毒是如何传播的。
了解人类病原体的进化起源对于未来也非常重要，因为现存的感染因子以后会进
化产生新的更加危险的病原体。

　　进化论与农业：小麦的驯化

　　如果人类很好地理解了自然界所发生的现象，则通常能够更好地控制它，并
用它来服务于新的目的。小麦的驯化就是例子之一。

　　通过从不同的考古位点搜集种子，并分析他们在长期的历史进程中的性状变
化，科学家们提出人类如何在历史上改变小麦的假说。在大约1万1千年以前，中
东人开始栽种植物以获取粮食，而不是完全依赖于搜集或猎取野生动植物。这些
早期种植者开始储存具有优良性状的植物的种子，并在下一个生长季节播种。通
过这种“人工选择”，他们创造了大量特别适于农业种植的作物。例如，通过许
多代人的努力，种植者改变了野生小麦的特性，使得小麦种子成熟后仍然留在植
株上，而且很容易把它们和外壳分离开来。在随后的几千年间，世界各地的居民
用类似的进化变异的方法，把其它许多野生动植物转化成我们今天所依赖的农作
物和家养动物。

　　近年来，植物学家开始用小麦与来自中东及其它地区的野生亲缘杂交。利用
这些杂交体，他们培育出了对于干旱、高温和虫害抗性增强的小麦品种。最近，
分子生物学家从植物DNA 中鉴别出各种与优良性状有关的基因，以便把这些基因
引入其它的作物中。这些进展有赖于对进化的了解，以便分析植物之间的关系，
寻找能够用来改善作物的性状。

　　进化与工业：自然选择原理的应用

　　自然选择的原理在生物学以外的许多领域都得到应用。例如，化学家利用自
然选择的原理开发具有特殊功能的新的化学分子。首先，他们利用化工技术从现
有的分子合成一些衍生物。然后，测定这些衍生物中所需要的功能。那些具有最
佳功能的衍生物被挑选出来，并用来合成新的衍生物。重复循环这一选择过程，
最终可得到特殊功能显著增强的化学分子。使用这种技术产生的生化酶，能够高
效率地把玉米秆和其它农业废物转化成乙醇。

　　进化论是理论还是事实？

　　二者都是。但为了回答这个问题，我们需要更加深入地探讨一下“理论”和
“事实”的涵义。

　　在日常生活中，“理论”通常是指直觉或者猜测。当人们说，“我有个理论
来解释这到底是怎么回事儿，”他们通常从支离破碎或模棱两可的证据中做出结
论。

　　理论的科学定义和这个词在日常生活中的意思差别很大。它是指对于自然界
某一现象的全面解释，这种解释由大量的经验证据所支持。

　　许多科学的理论坚如磐石，不大可能被任何新的证据所撼动。比如说，不可
能会有新的证据证明地球不是围绕着太阳旋转（日心说），或者生物体不是由细
胞组成（细胞学说），物质不是由原子组成，或者地球表面不是被分割成在地质
年代里移动的固体板块（板块构造理论）等。就像这些犹如基石的科学理论一样，
进化论被无以数计的观察结果和实验数据所支持，所证实，科学家们坚信，新的
证据不可能推翻进化论的基本构想。然而，像所有的科学理论一样，随着新的科
学领域的出现，随着新技术使得以前不可能进行的观察和实验变为现实，进化论
也将不断地加以完善。

　　科学理论最重要的性质之一，就是它能够对还没有观察到的自然事件或现象
作出预测。比如，万有引力理论预测了物体在月球和其它行星上的表现，很久以
后，宇宙飞船和宇航员的实际活动证实了这一预测。发现“大淡水鱼”的进化生
物学家预测，在3亿7千5百万年古老的沉积岩中，有可能找到介于鱼类和有肢陆
地动物之间的动物化石。他们的发现证实了基于进化理论的预测。对于预测的证
实也反过来提高理论的可信度。

　　在科学中，“事实”通常是指观察、测量或其它形式的证据。重要的是，这
些证据应当能够在相似的条件下重复发生。科学家还用“事实”这个词来指经过
千锤百炼的科学解释，对于这些解释，已经没有任何必要的理由继续检验，或者
寻找新的实例加以反驳。就此而言，过去发生的和正在继续的进化就是科学事实。
由于支持进化论的证据如此强大，科学家们不再质疑进化是否发生过，或是否仍
然在继续之中。与此相反，他们积极开展进化机理的研究，弄清楚进化发生的速
率有多快，以及其它有关的问题。

　　同位素年代测定法

　　根据现代宇宙论，构成普通物质的粒子（质子、中子和电子）是在宇宙大爆
炸后冷却时形成的。以后，这些粒子结合起来形成氢原子、氦原子和少量元素周
期表中下一个更重的元素，锂。

　　宇宙里所有其它的元素是在太阳这样的恒星，和称为超新星的爆发星球里面
形成的。向轻元素里面加入中子的核反应产生更重的元素。超新星把这些元素抛
向星际空间。这些元素和宇宙大爆炸产生的氢、氦、锂元素一起形成我们的太阳
系。

　　有些原子具有放射性，也就是说，他们自然地衰变为其它放射性或非放射性
原子，同时放射出亚原子颗粒和能量。每一种放射性核素都有自己的半衰期，就
是样品中一半的原子发生衰变所需的时间。因此，放射性原子像时钟一样记载物
质存在的时间。通过比较物质内放射性元素量和衰变产物量，研究人员可以测出
来该物质是什么时候形成的。这种测量方法为地球、月球、陨星和太阳系等测定
了年龄。这些测定结果表明，这些物体的年龄都是几十亿年了。

　　反对讲授进化论的人对同位素年代测定法投以怀疑。同位素年代测定法来自
于一个多世纪的创造性研究，它代表了现代科学中基础最为稳固的成就之一。

　　具有彩色翅膀的果蝇类

　　夏威夷的果蝇类是“辐射适应”的一个优秀例子，就是说一个祖先物种在相
对较短的时间内产生了大量的新物种。进化生物学家的注意力特别集中于大约
100个果蝇类物种，他们的翅膀大且具有绚丽的彩色斑纹。这组果蝇被称为彩翅
果蝇类（picture-winged drosophilids），它们的遗传物质里令人瞩目地携带
着该组果蝇进化史的生物学记录。

　　所有果蝇幼虫的唾腺细胞都含有特殊结构的染色体，称为多线染色体。这些
多线染色体很容易用显微镜观察到，它们展示出上百条深度和大小不一的色带。
通过这些带型，非常容易检测到一种称为倒位的染色体重排。有的时候，DNA的
复制错误能够导致染色体片段的翻转。其结果是，染色体中有一段具有特异的深
浅带型的片段定向被翻转过来。不同果蝇种的不同染色体片段都发生过很多这样
的倒位重排。

　　夏威夷群岛上的单个果蝇种辐射成多物种时都伴随有带型变化，研究人员利
用染色体里的带型变化，重新构建现有的果蝇种从旧岛转移到新岛，并产生新物
种的顺序。例如，作为群岛链中最年轻的“大岛” 夏威夷岛，现在共有26个具
有彩色翅膀的果蝇类。通过仔细检查这些物种里特异的染色体倒位，并且与更古
老的岛上的种相比较，研究人员已经确定大岛上的果蝇起源于19个不同的种，它
们都通过小群果蝇（有时甚至是一只受过精的雌蝇）来自一个更为古老的岛屿。

　　早期四足动物的肢体进化

　　分子生物学家一直在寻找和发现发育过程中控制身体各部分形成的DNA区域。
在所发现的这些DNA区域中，最重要的那些被称为Hox基因组。

　　人和其它哺乳类共有39个Hox基因。每个Hox基因都控制其它类型基因的功能，
而且，同样的Hox基因在身体的不同部分，能够控制不同的基因组。

　　在种类繁多的无脊椎动物和脊椎动物中，Hox基因还涉及许多不同的解剖学
结构的发育，包括肢体、脊骨、消化系统和生殖器官等。如图所示（图免——译
者），在果蝇胚胎中控制身体各部分发育的同样的Hox基因，也控制鼠胚胎和其
它哺乳动物的身体各部分发育。图中同样的颜色表示同样的Hox基因在两种生物
中的控制活性。

　　Hox基因还指导鱼鳍和陆地脊椎动物肢体的形成。它们在肢体动物中以不同
的方式表达，结果形成手指和脚趾。这些基因表达的变异很可能与早期四足动物
的进化有关，例如“大淡水鱼”。

　　鲸、海豚和小鲸的进化

　　化石与分子生物学证据相结合，使得生物学家能够建立比过去精确得多的进
化史。例如，最近在亚洲出土的化石揭示了一连串的生物，它们始于大约5千万
年以前。它们首先在陆地上以猎取方式生活，然后持续地生活于海洋环境中。这
些化石记录的证据与最近的遗传学发现一致，也就是说，今天的鲸、海豚和小鲸
是一群称为偶蹄动物类的陆地哺乳动物的后裔，包括今天的绵羊、山羊和长颈鹿
等。最近，对现代小鲸DNA调节系统的研究，发现了导致这些生物的祖先失去后
肢，并发育出更为流线型身体的分子变异。所有这些形式的证据都相互支持，为
深刻理解进化论增添了华彩篇章。