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澄江植物群与的进化论-社科网PDF

来源:本站原创 | 时间:2019-08-17

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  第 22 卷 ,第 3 期 科 学 技 术 取 辩 证 法 Vol. 22 No. 3 2005 年 6 月 Science , Technology and Dialectics J un. ,2005 “澄江动物群”取的进化论 孙毅霖 (上海交通大学人文学院 ,上海 200030) 摘 要 : 澄江动物群化石所的寒武纪生命大迸发 ,对渐进持续的进化论提出了质疑。文章试图依 据古生物学的发觉以及世纪之交现代生物学研究的最新 ,注释寒武纪澄江动物群大迸发的成因和机制。 环节词 : 澄江动物群 ;寒武纪大迸发 ;进化论 ( ) 中图分类号:N031 ;Q111 文献标识码 :A 文章编号 :1003 - 5680 2005 03 - 0031 - 03 方才获得 2003 年度国度天然科学一等的科研项目 列为科学遗址 ,成了全世界古生物学家瞩目的处所。不外 , “澄江动物群取寒武纪大迸发”, 通过对澄江动物群化石的 曲到 20 世纪 80 年代 ,古生物学家发觉的寒武纪生物化石大 发觉和研究 ,界上初次了 : “寒武纪大迸发”的全体 部门仍是海洋三叶虫等较低等的无脊椎动物。 轮廓 ,几乎所有的动物先人都已经坐正在统一路跑线 月起 , 中国科学院南京地质古生物研究所 这无疑是对渐进持续的进化论发出了质疑。自 1859 研究员陈均远、云南大学传授候先光和西北大学传授舒德 年《发源》出书后 , 虽然有过几回颇为激烈的争 干 ,先后正在距离昆明 62 公里的澄江帽天山页岩中 ,挖掘出上 论 ,但不到 10 年 ,大大都生物学家不再思疑生物进化的发 万块分歧体形的动物化石 ,这些动物化石从海绵、水母、腔 ( ) 生 ,社会遍及接管了的物竞天择理论。然而 ,就 肠、蠕形、节肢、腕脚 ,到最早的半脊索动物 云南虫 ,共 38 是这个曾被恩格斯评价为“曾经把问题解答得令人再对劲没 个门类 120 多种动物 ,初次绘声绘色地再现了寒武纪晚期海 有了”的生物进化学说 ,正在今天 ,却碰到了澄江动物群所 洋生命世界的实正在景不雅和现活泼物的原始特征。其年代比 的寒武纪生命大迸发之谜的挑和。 布尔杰斯山化石群还早 1500 万年。澄江化石不只覆 盖了当今动物界大大都门类 ,并且还包罗很多现今曾经 一 澄江动物群取寒武纪生命大迸发 无法归入现有门类的外形“离奇”的动物。除了品种繁多之 寒武纪是地球生命史上最早有较着动物化石记载的地 外 ,澄江古生物化石群保留出格精彩 ,不只动物的骨骼、肢 质年代 ,距今 5. 45 亿年 - 5. 0 亿年。古生物学家认为 ,35 亿 体、触毛等微细分支清晰可见外 ,连软组织的标本 ,如水母的 年前 ,海洋里呈现了生命 ,不外 ,它们仅仅是一些单细胞菌藻 口部、肠净、神经、脑等都保留了下来,以至连正在胃肠中 类低等生物 ,到了寒武纪时代 , 多细胞动物突发性地呈现正在 的食物都清晰可辨。 海洋里 ,其品种俄然大幅度添加 ,构成所谓的“寒武纪生命大 澄江化石的发觉为人类认识和研究地球晚期生命供给 迸发”。 了不成多得的“窗口”,也使寒武纪生物大迸发事务再度成为 1909 年 7 月 ,美国史密荪天然博物馆馆长、古生物学家 科学界的抢手话题。通过对澄江动物群的近 20 年的研究 , ( ) 候先光、陈均远、舒德干等科学家认为 ,澄江动物群的地质时 维尔考特 Walcott 去度假 ,正在颠末布尔杰斯山时 ,他 的马蹄被一块石头绊了一下 ,他发觉这是一块糊口正在距今 代正处于“寒武纪大迸发”期间 ,它让人们照实看到 5. 3 亿年 5. 15 亿年前的生物化石。从此 ,每年炎天 ,维尔考特都要带 前动物群的实正在面孔 ,各类各样的动物敏捷发源于“寒武纪 着家人去挖掘 ,一共找到 6 万多块 5. 15 亿年前寒武纪期间 大迸发”期间 ,现正在糊口正在地球上的各个动物门类几乎都已 海生无脊椎动物的化石 ,多种海洋动物的化石群正在寒武纪中 呈现 ,而不是颠末长时间的演化慢慢变来的。澄江动物群的 期俄然大量呈现 ,惹起了的关心。布尔杰斯山被结合国 发觉为寒武纪生命大迸发供给了翔实的科学根据 ,并对达尔 【收稿日期】2004 - 06 - 28 【做者简介】孙毅霖( 1951 - ) ,男 ,上海交通大学科学史取科学哲学系副系从任 ,副传授 ,硕士生导师。 31 [ 6 ] 文渐进持续的进化论提出了质疑。 藏正在大洋之下。” 正在“物竞天择、适者”的进化论中 ,有两个沉 的注释是合乎的 ,但更多的是一种猜测 ,是 要的思惟 ,一是认为“并非永世不变”,正在地球漫长的历 一种思辨 ,按照的思维逻辑 , 跟着地质考古的不竭发 [ 1 ] 史中 ,“新的迟缓地正在持续的间隔时间内呈现” ,达尔 现 ,实正完整的化石记实必然会显示演变的存正在 ,从而证明 文推崇“天然界不发生飞跃”的概念 ,把进化当作是一个稳 寒武纪生命不是“迸发”出来的 ,是“进化”而来的 ,并证明寒 定、渐变、持续的过程 ;二是认为“一切动物和动物都是从某 武纪生物群取其他期间生物一样存正在着统一先人。 一种原始类型传下来的。正在它们胚胎中 , 同源构制上 ,我们 正在时代 ,地质学虽然有了长脚的前进 ,但全世界 都有较着的 ,能够证明每一界面里的一切都是从单 还有良多化石床没能细心地搜刮过 , 致使未能发觉任何前寒 [ 2 ] 独一个先人传下来的。” 按照进化论的概念 ,正在数 武纪的化石。正在当前的 120 多年 ,古生物学家正在澳大 ( ) 10 种门类的寒武纪动物化石之间 ,该当无数目极大的过渡 利亚的埃迪卡拉山 Ediacara Hill ,纽的错误点 环节和两头门类 ;正在寒武纪之下的地层中该当有相当多的不 (Mistake Point) 、俄罗斯的白海海岸和纳米比亚等世界各地 划一级的多细胞生物的化石。 三十多个处所搜刮了数以万吨计的化石。最先正在 可是 ,其时人们还不曾正在寒武纪以前的地层中找到任何 发觉的埃迪卡拉生物化石群 ,是一些大型多细胞生物正在岩石 化石。寒武纪生命大迸发的问题令感应迷惑 ,他正在 中留下来的印模。外形取现代水母、海鳃、蠕虫和节肢动物 《发源》的最初一版中写道, “为什么整群的近似好 有点相像 ,但它们没有口、和消化道等器官的分化 , 以柄 像是俄然呈现正在持续的地质诸阶段之中呢 ? 虽然我们现正在 状物固着正在海底上糊口。现正在还没有人能说清晰这些奥秘 晓得 ,生物早正在寒武纪最基层堆积以前的一个无可计较的极 的生物事实是动物仍是动物。是不是寒武纪动物的间接祖 古期间就正在这个地球上呈现了 ,可是为什么我们正在这个系统 先 ? 之下没有发觉庞大的地层含有寒武纪化石的先人遗骸呢 ? 值得一提的是 ,1997 年 8 月 31 日,陈均远和新竹清 由于 ,按照这个学说 ,如许的地层必然界汗青上的这等 华大学的细胞生物学家李家维传授等正在中国贵州省县 [ 3 ] 陈旧的和完全未知的时代里 , 曾经沉淀于某处了。” 的地层中发觉了 5. 8 亿年前远古动物的卵、胚胎、长虫和成 还提到 ,“世界上现存生物和绝灭生物之间以及各个持续时 体动物化石。1998 年 2 月 ,陈均远和李家维别离正在美国《科 期内绝灭和愈加陈旧之间 ,都有无数保持的连锁已 学》和英国《天然》发布了正在贵州发觉的 5. 8 亿 经绝灭 ,按照这一学说来看 ,为什么正在每一地质层中没有填 年前多细胞动物和胚胎化石。美国《邮报》颁发专评 , 满这等连锁类型呢 ? 为什么化石遗物的每一次采集没无为 称这一发觉“不测地打开了通向地球生命一个奇异而环节历 [ 4 ] 生物类型的逐级过渡和变化供给较着的呢 ?” 史期间的窗口 ……新的发觉打开了寻找陈旧动物化石记载 [ 7 ] 正在时代 ,没有发觉数目极大的连锁类型的动物化 的新路子 ,仿佛蒙正在面前的沉雾俄然消失了 ……” 石 ,也没有发觉任何前寒武纪的生物化石。最早的正在地球上 此后 ,我国科学家对动物化石群展开了一系列研究 呈现动物的就是寒武纪俄然迸发的多门类动物 ,这么多 并获得了很多主要发觉 ,包罗腔肠动物成体化石和胚胎化石 的生命形态正在统一期间发生 ,并且具有最后的复杂性 ,人们 以及一块可能是两侧对称动物胚胎化石等. 对于这一块可 有来由对渐进持续的生物进化论提出质疑。 能是两侧对称动物胚胎的化石 ,从 2003 年 11 月起经多国专 家长时间论证 ,才被确定为全球发觉的第一块两侧对称动物 二 动物群的发觉 胚胎的化石。正在此之前 ,两侧对称动物化石的最早记实是正在 若何注释寒武纪生命大迸发觉象 ? 若何注释极大数目 寒武纪地层中发觉的。而动物化石群中发觉的两侧对 的两头类型的化石缺乏问题 ? 正在流显露“天然界仿佛 称动物化石 ,则把两侧对称动物的汗青前推到寒武纪之前 [ 5 ] 4000 万年 ———也就是距今 5. 8 亿年前。 居心躲藏 ,不让我们多发觉过渡性两头型” 的无法之 余 ,进行了积极的辩白 ,他正在《发源》第十五章的“复述和 然而 ,一块化石并不克不及证明问题。从 1998 年之后 ,陈均 结论”中写道 :“地质学这门的科学, 因为地质记实的极 远等专家起头了对同类化石的寻找 ,颠末 6 年多夜以继日的 端不完全 ,而丧失了 ,埋藏着生物遗骸的地壳不该被看 勤奋 ,陈均远和他的研究小组从贵州前寒武纪采集的 5 做是一个很充分的博物馆 ,它所珍藏的只是偶尔的、片段的、 万多块化石中 ,总共“淘”到 10 块保留精美的两侧对称动物 窘蹙的物品罢了。 化石。 我只能按照地质记载比大大都地质学家所相信的愈加 因为当前所发觉的这类两侧对称动物的化石很小,体长 不完全这一假设来回覆上述的问题和。一切博物馆内 仅 0. 2 毫米 ,它所的时间又很是特殊 ,相当于地球上严 的标本数目取必定已经过的无数的无数世代比力 冬方才过去、初春悄悄而至的霎时 ,于是陈均远就将它定名 ( 起来 ,是毫不脚道的。 为“小春虫”意义是小型的春天动物 ,拉丁文学名 : Vernani 关于寒武纪地质层以下缺乏富含化石的地层一点 ,我只 malcula) ,并冠以化石产地 ———贵州。我们晓得 ,动物的进化 能说我们的和海洋正在长久期间内虽然连结了几乎像现 大要履历了三个次要阶段 :从的不合错误称到辐射对称 ,再 正在那样的相对 ,可是我们没有来由去假设永久都是如许 到两侧对称 ,只要进化到两侧对称阶段 ,才可能构成复杂的 的;所以比现正在已知的任何地质层更陈旧的地质层可能还埋 神经系统和器官布局 ,使动物的活动机能大大提高 , 因而两 32 [ 10 ] 侧对称是从初级动物通向包罗人类正在内的高级动物的至关 神的存正在。” 这使寒武纪生命大迸发披上了某种神 主要的一环 ,“小春虫”正好验证了这一汗青性转机。 秘的色彩。好正在现代生物学的成长 ,就这个问题给出了 ( ) 动物化石群的发觉正在科学界激起了很大波涛 ,一方 一个霍克斯 Hox , 以及一个以尝试为根据的注释。 面 ,它填补了生前没有发觉寒武纪前动物化石的缺 所谓霍克斯 ,就是指生物体内有一个叫霍克斯的基 憾 ;另一方面 ,它申明早正在寒武纪前四万万年 ,地球上就曾经 因 ,担任节制生物胚胎的构成 ,它们的数量和布局形式决定 存正在具有两侧对称、内净系统成长得相对完整的多细胞动 生命体的形态。它假设霍克斯基因数量太少时 ,生命体的形 物 ,这无疑有帮于破解“寒武纪生命大迸发”之谜。不外 ,仍 式处于痴钝形态 ,而当某些前寒武纪生命体中的霍克斯基因 有两大问题尚待处理 :一是动物取寒武纪生物虽然相距 储蓄积累到一个极限程度 ,便使寒武纪生命形态以极高的速度出 四万万年 ,但相对于地质编年来说倒是短暂的 , 还没有发觉 现 ,从而发生大爆炸。这个试图从基因程度注释寒武纪 任何表白寒武纪 38 门同时呈现的生物是从动物渐 生命大迸发的成因 ,有必然的科学性 ,但缺乏尝试的验证。 变进化而来。二是从这些多细胞生物到寒武纪动物还 更主要的是 ,这个霍克斯无释为什么正在寒武纪之 贫乏大量的两头型化石 , 还存正在一段地质空白。 后 ,生命体中的霍克斯基因的数量添加了 ,生命的多样性却 美国天然汗青博物馆通过各类渠道 ,珍藏了已知 非但没有扩大反而缩小了呢 ? 所以 ,从某种程度上说 ,霍克 化石的百分之二十 ,掌管该馆化石研究的罗伯传授得出 斯是不自洽的。 的结论是 ,“自从时代,生物化石学进展神速 ,现有的 1998 年 11 月 ,美国《天然》引见了一个由美国科学 ( ) 材料比他的时代丰硕得多 ,可是 ,化石的仍是仍然故我。 院院士、大学传授琳达奎士特 Lindquist 和卢士福特 我们现正在的两头型 ,实正在比时代的数目还少 , 由于很 (Rutherford) 博士配合完成的生物学尝试 ,正在尝试中 ,他 [ 8 ] 们用果蝇做材料 ,发觉了一个风趣的现象 , 只需果蝇的热休 多颠末细致核定的两头物地位都被。” 有一种被称为 甲状虫的化石, 原被认为是节肢动物和环节虫之间的保持 克卵白 90 ( HSP90) 一般 ,非论果蝇的 DNA 发生几多突变 ,也 环 ,但后来发觉 , 甲状虫取其先人节肢动物三叶虫正在寒武纪 不会影响果蝇的外不雅形态 ,换句话说 ,一般功能的热休克蛋 同时存正在 ,故只能判断为各有分歧的先人 ,从而得到了两头 白90 ( HSP90) 能使果蝇群体正在不影响其能力的环境下 , 保持环的地位。 堆集良多的突变 ,并正在不变的前提下不这些突变。 能够说 ,正在当前 120 多年的时间里 ,世界各地广 可是一旦 HSP90 的功能或表达程度遭到影响时 , 好比用药 泛的地质摸索所发觉的化石全体 ,仍然无释 1859 年《物 物 HSP90 的、或呈现极端的前提 ,那么 , 曾经存正在 种发源》中不克不及注释的问题 ,用美国哈佛大学古生物学家古 于果蝇群体中的一些取形态相关的 DNA 突变就会表示出 ( ) 来 ,并形成其体形取上一代的差别 ,并且 ,颠末几代后 ,就是 尔德 Gould 的话来说 ,“绝大大都生物化石的汗青都包含两 [ 11 ] 个取渐进式的进化论有冲突的特点 , ①不变性 , 大都正在 恢复 HSP90 的一般功能 ,这些差别也能遗传下去。 地球上期间 ,并没有发生任何进化或退化的现象 ,它们 琳达奎士特传授正在注释这一现象的机制时认为 , 由 正在地质记实中呈现和消逝时的外形几乎一样 ,形态的变化通 于 HSP90 可以或许不变参取信号传送 , 以及不变参取细胞轮回 常无限 ,并且没无方向性。②俄然呈现 ,任何新 ,都不是 的卵白质构象 ,使得这些卵白质不正在体内被分化 ,也使 由其先人类型,颠末不变的改变发生出来的 ,是一下子 得发生正在这些卵白质上的突变不影响其功能 , 也就是说 , [ 9 ] HSP90 类卵白的主要功能之一是使一个种群能堆集良多 呈现的 ,而且曾经完全成型。” 为此 ,一曲进化论的古尔德丢弃了渐变的思 DNA 突变 ,并且不会一下子就表示正在形态上 ,这些突变只要 想 ,提出了进化的“间断均衡”概念 ,他认为整个生物体正在其 当前提发生很大变化时 ,才会正在很短时间内演化出形态 汗青上经常处于均衡形态 ,但只需正在一鼻祖分布地区的边缘 各别的很多生物体。 有一小组的个别取支流之间发生了分隔 ,就能使这种稳形态 这个已经多次正在遗传性状及其纪律上做出贡献的 发生偶尔的间断 ,很快构成新种 ,而且不留下任何化石的痕 果蝇 ,今天又正在这个尝试中供给了两条解开寒武纪生命大爆 迹 ,由于化石次要是从大群体中的动物遗留下来的 ,如许新 发之谜的主要线索。其一是 ,生物体内有一种热休克卵白 90 种就仿佛正在化石记实中俄然呈现 ,然后慢慢分布到整个鼻祖 ( HSP90) ,它具有累积良多 DNA 突变 ,并不立即正在外不雅形态 种群占领的地域。 长进行表达的特殊功能 ;其二是 ,极端的前提是个主要 “间断均衡”的进化论,能够降服化石记实不完整的缺 的诱发因子 ,它能够改变热休克卵白 90 的功能 ,一下子 陷 ,能够注释正在化石记实中为什么的不变性和的突 所累积的 DNA 突变 ,使各类分歧形态的生物体几乎同 然呈现是更遍及的现象。可是 ,“间断均衡”的进化论也有不 时呈现。 脚 ,它难以注释为什么寒武纪生命会同时俄然呈现 ? 早正在 20 世纪 80 年代 ,古生物学家就正在寒武纪三叶虫首 现层以下的样品中 ,发觉了极高的铱非常 , 当前,正在长江三峡 三 现代生物学的注释 的中部以及云南的澄江地域 ,通过对寒武纪底界地质样品的 当寒武纪生命大迸发的缘由不克不及用进化论做出 阐发 ,也发觉了铱非常。我们晓得 ,铱非常是陨星撞击地球 科学注释时 ,有人就会推出全能的及其神创论 ,就连美 的靠得住标记。这就是说 ,正在寒武纪前期 , 地球曾屡次地受陨 国大学生物系从任钱锟传授也坦诚 , “不克不及解除一位 33 星的撞击。过去 ,人们遍及认为 , 陨星撞击地球带来的是灾 - 06 - 20. 难和灭亡 ,现正在 ,我们能够认为 ,恰是寒武纪前期屡次的陨星 [8 ] 戈弗雷. Scientists Confront Creationism [ M ]. 转引自 J . 撞击这种极端的前提 ,成为一个主要的诱发因子 ,它改 Philip. 审讯[ M ]. : 地方编译出书社 ,1999. 变了寒武纪前原活泼物体内热休克卵白 90 的功能 ,使 208. 之一下子所累积的 DNA 突变 ,构成所谓的寒武纪生命 [9 ]Stephan.Jay Gould. 熊猫的拇指[ M ]. :糊口. 读者. 新 大迸发。 知三联书店 ,1999. 196. [10 ] 钱锟. 动物大爆炸 [ Z]. http :/ / light. cef. org. tw/ fhlrel/ 【参 考 文 献】 Subject/ Science/ explore. htm. [1 ][2 ][3 ][4 ][5 ] [ 6 ]. 发源[ M ]. :商务印书 [11 ] Ruthenfold SL &Lindquist S. HSP90 as a Capacitol For 馆 ,1997. 98 、173 、531 、530 、530 、531. Mosphological Evolution 1998 ,Nature p369 、336~342. [7 ]转引自奇云. 小春虫激起大波涛[ N ]. 上海 :文报告请示 ,2004 ( 义务编纂 董 华)