1.1 进化论是生物学中最大的统一理论
一个多世纪前,进化论是作为创世说的对立面而出现的。进化论替代创世说是一场思想革命(Mayr,1977),是人类文明史上的大事,是自然观的大转变。进化论瓦解了传统的思想观念,使人们认识到自然界是处于不断产生、变化、发展中的。现代的进化理论是在达尔文学说的基础上发展起来的。
在达尔文(Charles Darwin)以前,“创世说”占统治地位。那时大多数人相信世界是上帝有目的地设计和创造的,是由上帝制定的法则所主宰的,是谐调有序的、合理安排的、完善美妙的、永恒不变的。而达尔文给我们描绘了另一个世界:没有预定的目的、没有预先的设计、没有超自然的创造,变化无穷的、充满竞争的,有过去的漫长的演变历史,又有不可预测的未来的世界。
达尔文带给我们的是新思想、新观念。虽然,长期以来对达尔文关于进化的原因和进化的机制的解释尚存许多争议,实际上对于生物进化的原因、机制、驱动因素、方向以及适应的起源等直到今天仍然没有完全弄清,但这并不影响作为生物学最重要的理论基础的进化论在生物学乃至整个自然科学中的地位。
长期以来,进化理论不能为物理科学家所接受。一些物理科学家,甚至某些现代的生物学家认为进化理论不完全符合物理科学所要求的科学理论的标准,例如生物进化过程无法在实验室里重复并得到验证。是的,作为一个历史过程的生物进化是不能重复的,当然也不能通过重复来验证一个进化理论。这也许是关于进化论的争论长久不衰的原因之一吧。然而,过程的“可重复性”是相对的,我们在第二章还要讨论这个问题。
当学者们对进化原因和进化机制进行较深入的探索时,却常常陷入“非此即彼”的争论之中。例如,进化是随机的还是决定的?如果是后者,那么是内因(生物本身)决定的还是外因(环境)决定的?“中性论”(见第十二章)认为,在分子层次上的生物进化是既无利也无害的(中性)突变的随机固定过程。如果突变是随机的,突变在种群内的固定也是随机的,则整个进化过程是完全随机的。“新灾变说”(见第十章)则更进一步将宏观进化的历史过程描述为随机事件的总和。“自然选择说”(见第七章)解释了生物适应的起源:生物器官结构与功能对生存环境的适应不是偶然的巧合,而是自然选择(“存优汰劣”的非随机过程)的结果。早期的“进化学说”多是决定论的,或是强调生物内因驱动和定向(例如经典的“拉马克学说”),或是强调外部环境对进化的控制和决定作用(例如“布丰学说”)。在强调进化过程中生物内在因素的决定作用时又往往忽略了环境的反馈和作用。反之,在强调外部环境对生物进化的控制作用时又忽略了生物本身的主导作用。克里克(F. H. Crick)的中心法则(the central dogma),即信息的单向转移法则,是决定论的物理学法则,反转录现象以及基因表达中的“感应机制”(即从环境中提取信息的自我调控机制)的发现证明生物过程的基本模式是相互作用,而不是单向的决定。
进化论发展历史大体经历了两个阶段:第一阶段是进化论作为创世说(特创论)的对立面而产生,并最终战胜和替代后者的过程;第二阶段则是进化论本身的深入和发展过程,即从生物组织的各层次逐步揭示进化原因、机制和规律的过程。例如,早期学者们着重生物个体的进化研究,以后扩展到种群和种,以及种上单元;在微观层次上深入到细胞和分子,在宏观领域中扩展到生态系统和生物圈,并追溯到35亿年前的生命史的早期;从生物学的进化概念扩大到物理科学所接受的广义的演化概念,从孤立的个体和物种进化研究发展到对相互作用与复杂联系的协进化研究。因此,现代的进化论已不仅仅是作为创世说对立面的科学世界观,它正在逐步发展成为一种科学理论。正如迈尔(Mayr,1977)所说的,“进化论是生物学最大的统一理论。”进化的理论、思想和观点渗透到生物学的各个领域,它又同时吸收与综合生物学各学科的研究成果。
对生物进化的历史过程,进化的原因、机制、速率、趋向及物种的形成和绝灭、系统发生以及适应的起源等方面的研究已逐渐构成了一个新学科领域,即进化生物学(evolutionary biology),它的基本理论就是进化论。