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可以驗證達爾文進化論的一些重要的”證據“鲸的陸地祖先“會行走的魚”逃亡中的自然選擇骨骼的起源持久的“軍備競賽”“長羽毛的恐龍”牙齒的進化地域差異的影響宏觀進化選擇的遺傳突發性的變異進化出來的點子生殖隔離達爾文山雀進化的捷徑

作者:宇宙小百科

在《物種起源》出版後的第10個年頭,達爾文感歎道:"如果我還有20年的時間,還需要修改多少觀點?"這隻是事實的一部分。"在接下來的一個世紀左右的時間裡,發現是輝煌的,其中99%的達爾文不知道那個時候。在達爾文誕辰200周年之際,《自然》雜志命名了生物進化史上的14顆"寶石",分布在地球的每一個角落,向我們展示了進化的神奇力量和對進化的良好驗證。

<h1>鲸魚的陸地祖先</h1>

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科學家發現了一塊5億年前的化石,名為Indojos。Indojos大約有狗那麼大,有耳朵和牙齒,骨骼冷卻的結構類似于鲸魚,主要以陸生植物為食。此外,它的肢骨又粗又重,類似于河馬,這表明它屬于涉水動物,因為沉重的骨頭阻止它漂浮。科學家對它進行了分析,表明它是一種陸地哺乳動物,是鲸魚的陸地祖先。鲸魚可能是在大約5000萬年前從這種動物進化而來的,它們進入水中的主要原因是為了逃避捕食者,并且花了很長時間才開發出特殊的水下捕食者。

<h1>《行走的魚》</h1>

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幾年前,科學家在加拿大北部的埃爾斯米爾島上發現了一種名為Tiktalik的古老新物種。這種生活在大約3.75億年前的動物被稱為"行走的魚"。它具有靈活的頸部和四肢狀鳍,以及鰓和肺,這有助于它在淺水中生活。與原始魚類不同,它具有像鳄魚一樣的鋒利牙齒和扁平的頭部,可能已經适應了淺水,但有時離開水面并爬到陸地上。科學家認為Tiktalik是所有陸生脊椎動物的祖先,包括兩栖動物,爬行動物,乳房和人類。

<h1>飛行中的自然選擇</h1>

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十多年前,科學家将一隻較大的食肉蜥蜴,北方卷尾蜥蜴,放在巴哈馬群島的六個小島上,并在蜥蜴和它最喜歡的獵物Shashi變色龍之間發現了一個"遊戲"。如果北方卷尾蜥遇到雄性沙的變色龍,後者的腿會變長,以便更快地逃脫,而如果遇到雌性沙的變色蜥蜴,後者會選擇保持靜止,使身體變大,使捕食者認為這是一種難以吞咽的食物。這種逃避政策表明,一個有機體可以影響另一個生物體的進化行為,并且具有性别差異。

<h1>骨頭的起源</h1>

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化石本身并不能研究某些在胚胎期短暫出現的細胞,例如神經細胞。後來的技術已經通過标記和跟蹤神經細胞來識别面部和頸部骨坩埚細胞的遷移,以及皮膚和感覺器官的特定細胞。由于神經坩埚細胞是脊椎動物獨有的,這就解釋了為什麼脊椎動物有特殊的面部和頸部。通過這種方式,可以在沒有化石的情況下較長的描述長期滅絕的動物的頭頸部結構的進化。例如,從大多數已滅絕的陸生脊椎動物的肩胛骨位置來看,魚的關鍵骨(魚身上的環骨)對應于哺乳動物的肩胛骨。

<h1>曠日持久的"軍備競賽"</h1>

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科學家研究了生活在湖底泥濘環境中的水蚤和寄生蟲,發現水蚤和寄生蟲一直在進行"軍備競賽":每當水蚤有辦法更容易地逃離寄生蟒蛇時,寄生跳蚤就會進化出對策,繼續寄生在水蚤上。這表明,一個物種的任何進化都可能對其他物種産生競争壓力,進而推動物種的進化。

<h1>"有羽毛的恐龍"</h1>

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在1980年代,科學家發現了生活在大約1.25億年前的"有羽毛恐龍",但它們的羽毛使它們保持溫暖或美麗,而不是飛行。2008年,中國科學家發現了一種與鳥類關系密切的恐龍,胡氏耀龍。與其他已知的恐龍不同,它們上下颌有牙齒并向前傾斜,牙齒的大小也不同,形成類似于一些哺乳動物犬齒或門牙的咬合表結構。這些發現不僅證明了過渡生物的存在,還證明了飛行是動物羽毛後另一個事件的可能性。

<h1>牙齒的進化</h1>

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研究和開發的目的之一是發現引導進化的機制。通過研究控制小鼠牙齒發育的基因的表達,科學家們發現了一種控制小鼠磨牙大小和數量的機制。齧齒動物是雜食動物,類似于人類的牙齒,它們的磨牙從前到後按順序制成,每顆牙齒都比前面小。研究表明,生态學也可以作為促進進化的單獨力量,允許生物的一些特征随着時間的推移而改變,以适應環境的變化。

<h1>地理差異的影響</h1>

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科學家發現,生活在不同樹上的大雛雞的遺傳變異各不相同,不同的生活習性在一定程度上增強了大雛鳥的适應性。另一項研究發現,遷徙不是随機的,每個巢穴都有大量的遺傳差異,再次說明了遷徙的進化效應。

<h1>宏觀演變</h1>

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達爾文認為進化是一小步一步的緩慢變化。2005年,科學家發現了一種分子,這種分子的微小變化會直接影響雄性果蠅的翅膀上是否出現斑點。通過這種方式,基因還可以控制外觀的顯着變化,進而驅動宏觀變化。

<h1>選擇遺傳學</h1>

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科學家發現,羽毛鮮豔的雄性孔雀比普通同伴對異性更具吸引力,生下後代,是以存活率更高。這表明物種的自然進化傾向于稀有和多樣化的物種而不是普通物種。科學家認為,一些相同的基因在短期内似乎有用,但未來可能對該物種造成災難。

<h1>突然變化</h1>

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物種變化不必花費數百萬年的時間才能積累,有時它突然發生。對果蠅的早期研究發現,蛋白質通常隻有在身體處于壓力下時才會産生。早在2014年,科學家們就發現,大多數基因都有突變的潛力,隻有在其功能受損時才會被釋放。

<h1>發展的想法</h1>

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與其他魚類不同,鳗魚的形狀細長,理論上不能産生足夠的吸力來捕捉獵物。那麼它們是如何捕食的呢?2017年,科學家發現,海上随行人員已經進化到找到一種解決方案:将咽部"移動"到嘴前,這樣就不會花費太多精力吸入獵物并阻止其撤退。這是脊椎動物第一次被發現使用第二組喉嚨來限制獵物的活動并将其吞入胃中。

<h1>生殖隔離</h1>

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2004年,科學家研究了包括阿拉斯加在内的幾個地區的三疊紀,發現當它們從海洋遷移到溪流時,它們适應了新的環境,并且它們的形狀發生了許多微妙的變化。現在,即使他們團聚了,他們也更有可能在配偶的選擇中尋找長相相似的同齡人。是以,三隻刺猬進化出了生殖隔離。這項研究将生殖隔離與生态學的離散特征緊密聯系起來。

<h1>達爾文山雀</h1>

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早在達爾文遠征加拉帕戈斯群島時,他就發現,不同島嶼上山雀嘴巴形狀的差異,與它們的飲食習慣相對應。2006年,科學家發現,山雀嘴形狀的差異是由蛋白質中基因表達的差異決定的。在實驗中,随着蛋白質的基因表達被人為地增加,胚胎的嘴巴變得更加鋒利。

<h1>進化的捷徑</h1>

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人類對基因改造和幹細胞修飾的掌握,似乎我們可以繞過自然選擇,進入主動控制生物體增殖和進化的過程。以下是遺傳生物學中最新和最偉大的發現。

2015年,科學家将成人皮膚細胞轉化為幹細胞,而幹細胞又轉化為其他所需的細胞類型。這一重大的科學進步引起了整個科學界的轟動 - 也許在不到五年的時間裡,我們将能夠嘗試将任何體細胞轉化為精子或卵細胞,進而為不孕夫婦帶來好消息,他們可能能夠通過僅提供少數皮膚細胞将他們的基因傳遞給他們的孩子。

甚至開始設想,在産生所需的卵子和精子之後,可以通過一種稱為同源重組的技術去除一些不需要的遺傳資訊來取代有用的遺傳資訊。遺傳重組最初是有性生殖中的自然事件,但現在實驗室的科學家們已經能夠從實驗小鼠的卵子中添加或去除一些DNA片段。也許在不久的将來,我們将能夠敲除一些潛在的緻病基因(如糖尿病),或者人為地添加幫助我們變得更高或更聰明的基因。一個接一個地改變後代的DNA是一項繁瑣的任務,我們也許能夠插入一條全新的染色體來一勞永逸地改變DNA。科學家認為,合成染色體,就像放置在體内的"特洛伊木馬"一樣,可以将普通細胞變成奇妙的幹細胞,可以重新植入免疫系統,使人複活。既然大自然并不關心某個孩子是好是壞,與其等待上帝擲骰子,不如直接把它放在我們最需要的一邊。

如果我們确實控制了基因,也許有一天我們将能夠将自己變成新物種(與其他生物相比,人類基因沒有什麼特别之處)。然而,倫理學家認為,改變人類基因需要謹慎,我們還不能回答人為加速進化的後果是什麼。

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