【巨著•进化】
生命或源于深海“黑烟囱”
近30年来随着深海生物科研的不断深入,科学界有看法认为:生命可能起源于深海“黑烟囱”;由于深海的环境与当年的生命刚刚起源的太古代非常相似,因此更有学者大胆地预测:外星生物的存在是肯定的!中科院院士、同济大学海洋学系教授汪品先就是这种观点的坚定支持者。
30年来海底陆续发现“黑烟囱”
近30年来随着深海生物科研的不断深入,科学界有看法认为:生命可能起源于深海“黑烟囱”。
汪品先说,人类对深海生物的认识基本上都是在最近30多年里形成的。其中,最具有里程碑意义的一件事情,就是美国“阿尔文号”深潜器于1977年潜入南美洲西海岸加拉帕戈斯群岛2550米深的海底,在那里发现了超过300摄氏度的海底热液。海底热液带出大量硫化物,遇水冷却后形成巨大的“黑烟囱”,竖立在海底。
近30年来,科学家在世界各地的大洋海底相继发现海底热液和“黑烟囱”,并在“黑烟囱”旁发现很多生物,形成与人们常识迥异的生物群和食物链。其中,最具有代表性的生物是3米长的管状蠕虫。这类蠕虫没有口腔和肛门,靠体内的硫细菌供给营养。
巧合的是,科学家最早发现海底“黑烟囱”的加拉帕戈斯群岛,达尔文在19世纪30年代环球考察时也曾停留过。他在那里观察燕雀,发现不同种群燕雀的喙尖形状不同。那段时间是达尔文形成进化论思想的关键时期。
汪品先说,“黑烟囱”附近生物链的基础是细菌,细菌通过化学作用吸取地热带出来的能量,形成各级生物链的营养源。
光合作用可能起源于深海
此外,光合作用也有可能起源于深海。科研人员在大西洋深海热液口发现,有一种虾虽然没有眼睛,但背上有一条感光区,对蓝绿光极为敏感。在黑暗的大洋深处,为什么要感光?难道深海中有光吗?
为了探明这点,美国科学家在5000米深的海底曾关闭深潜器灯光5分钟,结果,在热液口拍到了光。这是一种物理现象,当温度很高的时候可以发出光来,而这种光显然被最早的某一种生物利用,这个时候光合作用效率高的优越性就显示出来了,把生物的演化往前推进———可能这就是光合作用的起源。
汪品先说,达尔文在1871年给一个人的信里面讲到,生命最早很可能在一个热的小的池子里面,也就是后人讲的“原始汤”。达尔文生活的年代对深海基本还是一无所知,这个想法经过很多年都没有证实。但近30年来深海生物科研的重大突破则是对这种设想的佐证。
外星生命肯定是存在的
基于深部生物圈的发现,科学家更是大胆地预测:地球之外的地方肯定也存在生命。“确实是这样的,近30年来人们对深海生物的研究越发告诉我们,外星生物的存在是肯定的。”在昨天的科学论坛上,汪品先院士再次重申了这一观点。
汪品先介绍说,深部生物圈生活在极端特殊的条件下,“高温高压而且生存空间极小,新陈代谢极端缓慢,实际上处于休眠状态,但有的已经活了几十万、几百万年。这也告诉人们,它们很有可能与我们苦苦寻找的外星生物有共同点。”汪品先还透露说,正是由于深部生物圈的发现,目前世界上已经诞生了一门新兴的“天体生物学”学科。
科学家们目前一个普遍的观点是,在太阳系外的木卫二的外表下存在着一个海洋。汪品先说:“不过由于木卫二距离地球太过遥远,人类目前的技术尚不足以抵达那里。不过,即使那里有生物存在,也不能是电影里经常出现的外星人什么的,很有可能是微生物,因为只有它们能在极端的环境中生存下来。”而最近的一项研究指出,木卫二保存的氧气比以前科学家设想的多好几百倍,这使科学家对在这颗卫星上发现生命迹象更有信心。
【巨著•忽视】
《物种起源》
差点变成《鸽子起源》
“啊,鸽子……”查尔斯•达尔文叹了一口气,将一封刚刚看完的信放到了桌上。这是出版商给他的回信,提到《物种起源》的书稿难懂而又缺乏证据,建议达尔文将其改成一本有关鸽子的通俗读物。
为纪念达尔文的专著《物种起源》面世150周年,英国作家亨利•尼科尔斯近日在《自然》杂志专刊上描述的这一情形,为我们提供了有趣的想像空间,如果《物种起源》真的变成了《鸽子起源》,那会是什么情形?
这并不是完全的空想,在当时的英国维多利亚时代,养鸽子是英国上至女王、下至百姓都热爱的活动,人们竞相攀比培育品种奇特的鸽子。达尔文自己也有一个鸽舍,并已进行了一些有趣的研究。对此,地质学家查尔斯•莱尔曾建议达尔文说:“我觉得你可以将自然选择理论糅合到对鸽子的研究中一起出版,然后等人们慢慢理解。”
达尔文当时已注意到,尽管人们饲养的不同品种的鸽子外形各异,但它们可能有一个共同的祖先。他因此研究了各种活鸽子、鸽子蛋甚至是鸽子血,并绘制出一张包括凸胸鸽、扇尾鸽、信鸽等不同种类鸽子的家族谱系图。
如果沿着这个方向走下去,达尔文真有可能撰写出一本《论人工饲养的鸽子起源》。
但我们今天看到的是巨著《物种起源》,这是因为达尔文坚持要通过地理分布、古生物化石、种系杂交等多方面的宏大论述来展示他的自然选择理论,小小的鸽子显然无法承担这一重任。
【巨著•印证】
深海蕴藏大量未知生物
从事“国际海洋生物普查计划”的科研人员22日说,眼下已在深海发现17650种生物,其中包括会发光的水母、靠分解海底石油为生的管虫等。
为期10年的“国际海洋生物普查计划”由联合国、各国政府和私人动物保护组织共同资助。这一项目负责记录海洋生物种类,定于2010年发布整理报告。这项工程耗资近6亿美元,共有82个国家的2000多名科学家参与,动用了全世界一半的大型考察船和潜水器。时值达尔文《物种起源》发表150周年,《物种起源》一书中曾清楚阐述了生物多样性的必要,这项工程再次印证这一点。
深海生物通常生活在海平面以下超过5公里的海底,人类发现的深海生物已达17650种,包括虾、珊瑚、海星和蟹等,但“深海生物的种类比我们想像中要多得多。这个海底深渊再也不是一个黑洞”。在这些深海生物中有一种名为“小飞象”的八足动物,身长两米,还长着类似耳朵的鳍状物,外形酷似动画人物“小飞象”。
【巨著•重读】
生存斗争
我应当先讲明白,我是以广义和比喻的方法来使用这一名词的,其意义包含着这一生物对另一生物的依存关系,也包含着个体生命的保持,以及它们能否成功地遗留后代。
两只狗类动物,在饥饿的时候,为了获得食物和生存,可以确切地说,就要互相斗争。但是,生长在沙漠边缘的一株植物,可以说是在抵抗干燥以争取生存,它是依存于湿度的。槲寄生依存于苹果树和少数其他的树,如果硬要说它在和这些树相斗争,也是可以的。在这几种彼此相通的意义中,为了方便,我采用了一般的名词:“生存斗争”。
———《物种起源》第三章,第62页
美国埃默里大学灵长类动物行为学教授弗兰斯•德瓦尔点评:我特别喜欢这段。一种人尽皆知的说法是“强者生存”,但达尔文并没有认可这样的观点,他还认为在自然界有些动物可能通过合作的方式生存下来。
如今,华尔街被称作是“达尔文丛林”,但是华尔街并没有简单局限在“狗咬狗”上,而是强调适应变化。
自然选择
我们可以比喻地说,自然选择在世界上每日每时都在仔细检查着最微细的变异,把坏的排斥掉,把好的保存下来加以积累;无论什么时候,无论什么地方,只要有机会,它就静静地、极其缓慢地进行工作,把各种生物同有机的和无机的生活条件的关系加以改进。”
———《物种起源》第4章,第84页
美国康奈尔大学生态学和进化生物学系教授威廉•普罗文点评:在这里,达尔文将自己伟大的自然选择理论变成了一位小神灵。达尔文在其书中和后来很多论述中都谈到了这一点。但如果你能问他,他会清晰地告诉你,引发自然选择的原因是绝无目的性的,达尔文引导着现代进化生物学走进了一个他自己都怀疑的深度。
雌雄淘汰
在鸟类里,这种斗争的性质,常常比较和缓。一切对这问题有过研究的人都相信,许多种鸟的雄性之间的最激烈竞争是用歌唱去引诱雌鸟,圭亚那的岩鸫、极乐鸟以及其他一些鸟类,聚集在一处,雄鸟一个个地把美丽的羽毛极其精心地展开,并且用最好的风度显示出来;它们还在雌鸟面前做出奇形怪状,而雌鸟作为观察者站在旁边,最后选择最有吸引力的做配偶……在成千上万的世代中,选择鸣声最好的或最美丽的雄鸟,由此而产生了显著的效果。
———《物种起源》第四章,第89页
美国耶鲁大学鸟类学、生态学和进化生物学教授理查德•普鲁姆:在这一段,达尔文急匆匆地进入到了他关于自然选择进化有关雌雄淘汰的陈述中。他阐述了通过一个雌性和多个雄性之间发生的性选择。他在文中引用他人的描述,达尔文经常用这样的方式写作,表面上是一个具有绅士派头的玩笑,暗地里却隐藏着革命性的观点。
物种起源
(物种起源的)难点在于:第一,如果物种是从其他物种一点点地逐渐变成的,那么为什么我们没有到处看到无数的过渡类型呢?为什么物种恰恰像我们所见到的那样区别分明,而不呈现出混乱状态呢?
———《物种起源》第六章,第171页
美国哥伦比亚大学植物学教授罗伦•里瑟博格点评:达尔文对于自然物种的观点有点矛盾。一方面,他认为物种仅仅是为了方便而进化,另一方面,自从他意识到了进化是一个逐渐的过程之后,他又很难解释为什么物种是区别分明的。
【巨著•误解】
“适者生存”表示人要为己?
达尔文在《物种起源》中给进化提出了令人信服的证据。但世界上还是有很多人没有认清进化论的真相。最新一期的《新科学家》杂志把一些最常见的误解列了出来。
1.所有生命都是经自然选择后的适应品。2.自然选择是生命体进化的惟一方式。3.自然选择导致生命体更加复杂。4.进化后的生物能完美地适应环境。5.进化经常可以提升物种的生存能力。6.人们不懂进化论也没关系。7.“适者生存”说明“人人要为自己”。8.进化具有无限创造性。9.进化无法解释同性恋的特点。10.神造宇宙说是进化论成体系的替代品。11.接受进化论会有损道德。12.进化论会导致种族歧视和种族大灭绝。13.宗教和进化论是互相矛盾的。14.进化科学不具备预测性。15.进化不能被反证,所以不是科学。16.进化不可能制造出复杂的生命形式。17.进化完全是随机的过程。18.突变只会破坏信息,而非创造信息。
(作者为中科院院士、同济大学海洋学系教授)
2009年11月25日 南京晨报