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可以验证达尔文进化论的一些重要的”证据“鲸的陆地祖先“会行走的鱼”逃亡中的自然选择骨骼的起源持久的“军备竞赛”“长羽毛的恐龙”牙齿的进化地域差异的影响宏观进化选择的遗传突发性的变异进化出来的点子生殖隔离达尔文山雀进化的捷径

作者:宇宙小百科

在《物种起源》出版后的第10个年头,达尔文感叹道:"如果我还有20年的时间,还需要修改多少观点?"这只是事实的一部分。"在接下来的一个世纪左右的时间里,发现是辉煌的,其中99%的达尔文不知道那个时候。在达尔文诞辰200周年之际,《自然》杂志命名了生物进化史上的14颗"宝石",分布在地球的每一个角落,向我们展示了进化的神奇力量和对进化的良好验证。

<h1>鲸鱼的陆地祖先</h1>

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科学家发现了一块5亿年前的化石,名为Indojos。Indojos大约有狗那么大,有耳朵和牙齿,骨骼冷却的结构类似于鲸鱼,主要以陆生植物为食。此外,它的肢骨又粗又重,类似于河马,这表明它属于涉水动物,因为沉重的骨头阻止它漂浮。科学家对它进行了分析,表明它是一种陆地哺乳动物,是鲸鱼的陆地祖先。鲸鱼可能是在大约5000万年前从这种动物进化而来的,它们进入水中的主要原因是为了逃避捕食者,并且花了很长时间才开发出特殊的水下捕食者。

<h1>《行走的鱼》</h1>

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几年前,科学家在加拿大北部的埃尔斯米尔岛上发现了一种名为Tiktalik的古老新物种。这种生活在大约3.75亿年前的动物被称为"行走的鱼"。它具有灵活的颈部和四肢状鳍,以及鳃和肺,这有助于它在浅水中生活。与原始鱼类不同,它具有像鳄鱼一样的锋利牙齿和扁平的头部,可能已经适应了浅水,但有时离开水面并爬到陆地上。科学家认为Tiktalik是所有陆生脊椎动物的祖先,包括两栖动物,爬行动物,乳房和人类。

<h1>飞行中的自然选择</h1>

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十多年前,科学家将一只较大的食肉蜥蜴,北方卷尾蜥蜴,放在巴哈马群岛的六个小岛上,并在蜥蜴和它最喜欢的猎物Shashi变色龙之间发现了一个"游戏"。如果北方卷尾蜥遇到雄性沙的变色龙,后者的腿会变长,以便更快地逃脱,而如果遇到雌性沙的变色蜥蜴,后者会选择保持静止,使身体变大,使捕食者认为这是一种难以吞咽的食物。这种逃避策略表明,一个有机体可以影响另一个生物体的进化行为,并且具有性别差异。

<h1>骨头的起源</h1>

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化石本身并不能研究某些在胚胎期短暂出现的细胞,例如神经细胞。后来的技术已经通过标记和跟踪神经细胞来识别面部和颈部骨坩埚细胞的迁移,以及皮肤和感觉器官的特定细胞。由于神经坩埚细胞是脊椎动物独有的,这就解释了为什么脊椎动物有特殊的面部和颈部。通过这种方式,可以在没有化石的情况下详细描述长期灭绝的动物的头颈部结构的进化。例如,从大多数已灭绝的陆生脊椎动物的肩胛骨位置来看,鱼的关键骨(鱼身上的环骨)对应于哺乳动物的肩胛骨。

<h1>旷日持久的"军备竞赛"</h1>

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科学家研究了生活在湖底泥泞环境中的水蚤和寄生虫,发现水蚤和寄生虫一直在进行"军备竞赛":每当水蚤有办法更容易地逃离寄生蟒蛇时,寄生跳蚤就会进化出对策,继续寄生在水蚤上。这表明,一个物种的任何进化都可能对其他物种产生竞争压力,从而推动物种的进化。

<h1>"有羽毛的恐龙"</h1>

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在1980年代,科学家发现了生活在大约1.25亿年前的"有羽毛恐龙",但它们的羽毛使它们保持温暖或美丽,而不是飞行。2008年,中国科学家发现了一种与鸟类关系密切的恐龙,胡氏耀龙。与其他已知的恐龙不同,它们上下颌有牙齿并向前倾斜,牙齿的大小也不同,形成类似于一些哺乳动物犬齿或门牙的咬合表结构。这些发现不仅证明了过渡生物的存在,还证明了飞行是动物羽毛后另一个事件的可能性。

<h1>牙齿的进化</h1>

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研究和开发的目的之一是发现引导进化的机制。通过研究控制小鼠牙齿发育的基因的表达,科学家们发现了一种控制小鼠磨牙大小和数量的机制。啮齿动物是杂食动物,类似于人类的牙齿,它们的磨牙从前到后按顺序制成,每颗牙齿都比前面小。研究表明,生态学也可以作为促进进化的单独力量,允许生物的一些特征随着时间的推移而改变,以适应环境的变化。

<h1>地理差异的影响</h1>

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科学家发现,生活在不同树上的大雏鸡的遗传变异各不相同,不同的生活习性在一定程度上增强了大雏鸟的适应性。另一项研究发现,迁徙不是随机的,每个巢穴都有大量的遗传差异,再次说明了迁徙的进化效应。

<h1>宏观演变</h1>

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达尔文认为进化是一小步一步的缓慢变化。2005年,科学家发现了一种分子,这种分子的微小变化会直接影响雄性果蝇的翅膀上是否出现斑点。通过这种方式,基因还可以控制外观的显着变化,从而驱动宏观变化。

<h1>选择遗传学</h1>

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科学家发现,羽毛鲜艳的雄性孔雀比普通同伴对异性更具吸引力,生下后代,因此存活率更高。这表明物种的自然进化倾向于稀有和多样化的物种而不是普通物种。科学家认为,一些相同的基因在短期内似乎有用,但未来可能对该物种造成灾难。

<h1>突然变化</h1>

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物种变化不必花费数百万年的时间才能积累,有时它突然发生。对果蝇的早期研究发现,蛋白质通常只有在身体处于压力下时才会产生。早在2014年,科学家们就发现,大多数基因都有突变的潜力,只有在其功能受损时才会被释放。

<h1>发展的想法</h1>

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与其他鱼类不同,鳗鱼的形状细长,理论上不能产生足够的吸力来捕捉猎物。那么它们是如何捕食的呢?2017年,科学家发现,海上随行人员已经进化到找到一种解决方案:将咽部"移动"到嘴前,这样就不会花费太多精力吸入猎物并阻止其撤退。这是脊椎动物第一次被发现使用第二组喉咙来限制猎物的活动并将其吞入胃中。

<h1>生殖隔离</h1>

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2004年,科学家研究了包括阿拉斯加在内的几个地区的三叠纪,发现当它们从海洋迁移到溪流时,它们适应了新的环境,并且它们的形状发生了许多微妙的变化。现在,即使他们团聚了,他们也更有可能在配偶的选择中寻找长相相似的同龄人。因此,三只刺猬进化出了生殖隔离。这项研究将生殖隔离与生态学的离散特征紧密联系起来。

<h1>达尔文山雀</h1>

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早在达尔文远征加拉帕戈斯群岛时,他就发现,不同岛屿上山雀嘴巴形状的差异,与它们的饮食习惯相对应。2006年,科学家发现,山雀嘴形状的差异是由蛋白质中基因表达的差异决定的。在实验中,随着蛋白质的基因表达被人为地增加,胚胎的嘴巴变得更加锋利。

<h1>进化的捷径</h1>

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人类对基因改造和干细胞修饰的掌握,似乎我们可以绕过自然选择,进入主动控制生物体增殖和进化的过程。以下是遗传生物学中最新和最伟大的发现。

2015年,科学家将成人皮肤细胞转化为干细胞,而干细胞又转化为其他所需的细胞类型。这一重大的科学进步引起了整个科学界的轰动 - 也许在不到五年的时间里,我们将能够尝试将任何体细胞转化为精子或卵细胞,从而为不孕夫妇带来好消息,他们可能能够通过仅提供少数皮肤细胞将他们的基因传递给他们的孩子。

甚至开始设想,在产生所需的卵子和精子之后,可以通过一种称为同源重组的技术去除一些不需要的遗传信息来取代有用的遗传信息。遗传重组最初是有性生殖中的自然事件,但现在实验室的科学家们已经能够从实验小鼠的卵子中添加或去除一些DNA片段。也许在不久的将来,我们将能够敲除一些潜在的致病基因(如糖尿病),或者人为地添加帮助我们变得更高或更聪明的基因。一个接一个地改变后代的DNA是一项繁琐的任务,我们也许能够插入一条全新的染色体来一劳永逸地改变DNA。科学家认为,合成染色体,就像放置在体内的"特洛伊木马"一样,可以将普通细胞变成奇妙的干细胞,可以重新植入免疫系统,使人复活。既然大自然并不关心某个孩子是好是坏,与其等待上帝掷骰子,不如直接把它放在我们最需要的一边。

如果我们确实控制了基因,也许有一天我们将能够将自己变成新物种(与其他生物相比,人类基因没有什么特别之处)。然而,伦理学家认为,改变人类基因需要谨慎,我们还不能回答人为加速进化的后果是什么。

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