一場環球旅行引發的演化論經典著作《物種起源》——《讓人生從此改變的科學思考》

《物種起源》的問世:那些怪怪島上的怪怪生物

這件事發生在達爾文放棄就讀醫學院,重新進入劍橋大學修習神學,準備朝著牧師之路邁進的時候。他在此時得到機會搭上英國海軍測量船「小獵犬號」,為人生帶來重大改變:這次機會使他放棄成為牧師,走上博物(生物)學者之路。

小獵犬號的船長當時二十六歲,是一名業餘地質學家,他想在船上尋求可以對談的知識分子,於是選中了二十二歲的達爾文。

小獵犬號(HMS Beagle)。圖 / Wikimedia Commons

小獵犬號繞地球一圈的航程長達五年,達爾文在行經南美各地時,曾下船前往內陸地區四處調查。有一次,他登上位於今天厄瓜多的加拉巴哥群島,這次經驗讓他在不久後便建立了演化論。

加拉巴哥群島由大大小小超過一百座以上的島嶼及岩石組成,象龜、鬣蜥、企鵝等許許多多生物在此棲息,這些生物都不只與大陸上的生物大相逕庭,每座島上的生物也都有不同的特徵。

加拉巴哥群島上曬太陽的鬣蜥。圖 / pen_ash@pixabay

觀察到這個現象的達爾文心想,這些生物或許是因為生活在被海洋包圍的環境,所以發展出異於大陸的獨特演化體系。回國後,達爾文建立了「生物可能在反覆突變中逐漸演化」的假說,而這個假說也在一八五九年出版的《物種起源》中首度問世。

達爾文 1859 版《物種起源 Origin of Species》封面。 圖 / wikimedia

達爾文在《物種起源》中所寫的假說是這樣的:

各式各樣的生物經過反覆突變,演化成現在的樣貌。所謂的「突變」,指的是後代突然出現與親代或祖先不同的性狀;而「性狀」則是指生物的特徵,是將生物分類的重要依據。

達爾文認為,如果沒有突變,生命就無法演化。各種生物在突變中誕生,而其中必定只有能躲避天敵、適應環境的物種存活下來。這就是達爾文提出的假說。

是「演化」不是「進化」,讀成弱肉強食就搞錯啦

如果沒有好好理解達爾文的演化論,會誤以為那就等於弱肉強食;也就是生物為了適應環境而產生突變,最後只有繼承這個突變基因的後代,才得以存活下去。

但突變並不是這麼回事。所謂的「突」指的是突然,換句話說就是後代偶然出現不同於親代的性狀。

漫長的歷史當中,應該也有許多生物即使發生突變,卻仍無法存活下來。許多生物發生了各式各樣的突變,能夠存活下來的,只有突變後「偶然」能適應環境的生物。所謂的突變,不過就是偶然發生的現象。

所以,翻譯成「演化」,或許比「進化」更符合實情。「進化」給人生物不斷進步的感覺,不過這可能只是人類的一廂情願;實際上是生物一再且偶然地發生突變,而且只有剛好能適應環境的生物存活下來。

咦?在說我嗎?圖 / publicdomainpictures

舉例來說,長頸鹿的脖子為什麼會那麼長呢?

想必大家都知道原因了吧!並不是原本脖子短的長頸鹿拚命想吃到位置高的食物,最後脖子就伸長了,而是某天長頸鹿因突變而誕生了脖子比較長的個體。當然,仍有許多未突變的短脖子長頸鹿,但是牠們只能取得低處的食物,競爭對手當然比較多,最後距離地面較近的食物就被大家吃光了。如此一來,脖子短的長頸鹿自然無法繼續存活下去。

至於因為突變而生來就有長脖子的長頸鹿,則可吃到競爭對手吃不到的高處樹葉。到了最後,只剩下長脖子的長頸鹿存活下來。

編按:關於長頸鹿演化的討論,可參考延伸閱讀:麒~麟麒~麟,你的脖子怎麼那麼長?

達爾文的演化論的確為十九世紀的英國社會帶來衝擊。基督教會在當時的英國擁有極大的勢力,使得「神創造萬物」的想法仍是主流。達爾文所提出「生物一再發生突變,最後只有適應環境的個體才能存活」的說法,等於否定了神的造物性。

因此,基督教長期以來都對演化論持否定看法,直到一九九六年,才由前面介紹過的教宗若望保祿二世發表承認演化論的書簡。不過,近年又發生了變化,美國出現了「智慧設計論」的想法。提倡者認為,生物的某些特徵過於複雜,用無序的自然演化無法充分解釋,應是由另一個更高的「智能」設計而來;也就是試圖在演化論的基礎上,說明神的造物性,但普遍不受科學家支持。

到底什麼「突變」了?後來才誕生的基因觀念

那麼,「突變」是什麼東西發生變化呢?

達爾文並沒有想到「基因」的概念。直到二十世紀後半,分子生物學的研究成果揭曉了基因的存在,才為達爾文的演化論帶來新的曙光。因為科學家發現,所謂的突變,是由染色體的基因突然發生變異所引起的。

突變是基因的變化,但基因又是什麼? DNA 和基因是不是一樣的東西?這應該也是很多人似懂非懂的問題吧!

細胞中有稱為「核」的部分,核的裡面有許多絲狀物體,它們就是染色體。之所以命名為「染色體」,是因為它們很容易以實驗用的染料染色。

染色體是由 DNA 和蛋白質所組成的,而 DNA 的正式名稱是「去氧核醣核酸」,因為裡面含有「去氧核醣」這種物質,使得細胞核內呈現酸性。由此可知,DNA 是一種物質的名稱。

雙螺旋結構的 DNA 分子,雙股結構由 A(腺嘌呤)、T(胸腺嘧啶)、C(胞嘧啶)、G(鳥糞嘌呤)四種鹼基連結而成。圖 / 究竟出版社提供

DNA 分子為雙螺旋結構,兩股之間以 A(腺嘌呤)、T(胸腺嘧啶)、C(胞嘧啶)、G(鳥糞嘌呤)這四種稱為「鹼基」的物質兩兩成對連接起來,而且 A 一定與 T 相對應,C 一定與 G 相對應。簡單來說,DNA 分子中的鹼基都是以 CGATGCTA⋯⋯這種有如文字般的方式排列,而生命的發生、疾病與老化的機制等遺傳訊息,就透過這樣的排列方式表現出來。這些鹼基排列的順序稱為「DNA 序列」,也就是所謂的「基因」,因此,基因指的不是物質名稱,而是資訊。

如此一來,科學家當然會想針對基因進行更深入的研究,譬如 ATGC 的哪種排列方式會對應到生命的哪種作用。類似這樣的基因解析,正在目前的分子生物學領域中急速發展。

 

本文摘自《讓人生從此改變的科學思考》,2018 年 9 月,究竟出版。


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