演化的故事:40亿年生命之旅

“年度十佳”、“翻译极好”、“畅快淋漓”、“这些展现大自然宏伟又精妙让人不由自主兴奋起来”……这些评价是该书第一版在大陆出版后在豆瓣网上收获的网友点评，时隔多年，终于得以再次出版。

1．文学性与科学性并存，再现了生命的丰富、宏大与无限可能。这本《演化的故事：40亿年生命之旅》全景式描摹40亿年地球生命的变迁的演化史，既是生物界演化的历史，亦讲述了“演化”作为一种理论不变细微之处不断被科学家商讨、变化的过程。通过卡尔・齐默的文字，那些在史上出现的物种讲述着自己的爱恨情仇，澳大利亚的红背雄蜘蛛繁衍后代的代价就是被雌蜘蛛吃掉、印度洋的塞舌尔莺采取一夫一妻制，杀婴的狮子，慷慨的孔雀，细菌为了对抗抗生素不断地进化……天空、海洋、陆地，不管身在何处，让自己的后代更好的活下来，成为生物们共同的信念。

2．充满人文关怀的叩问——人类在演化处在什么地位，人类演化的未来又在何方。在地球40亿年的漫长岁月里，身体结构一如近代人类出现了15万年，而人类文明的进程不过是近一万年甚至是几千年间的事情。埃迪卡拉动物群、欧巴宾海蝎、阿米巴原虫、罗德侯鲸、麝足兽、板足鲎、克氏蛤、巴克曼莺、玫瑰狼蜗……他们都曾在地球上出现过，甚至非常活跃，但现在有的早已消亡，有的演变为其他动物。每一个生命都是大自然的过客，而生活在这片土地上的人们，因为拥有了独特的才智（intellect），逐渐显现出某种不同，而面对高速发展的人工智能，也许我们更需怀着赤诚之心，向生命俯首。

在自然界中，生命演变充满了各种情节：

惨烈的竞争，阴谋诡计，

爱与厮杀，互惠合作，

许许多多的惊奇、死亡与新生……

作为演化进程中的一部分，

人类是否可以主宰自己的命运？

“神圣干预”是一只看不见的手吗？

医疗水平的提高迫使人类的演化过程陷入停顿？

人工智能和人类智能之间的关系又将往何处去……

阴谋|爱情|博弈|灭绝|新生

跨越40亿年的物种演化全记录

作为资深科普作家，卡尔・齐默的文笔极具文学性和科学性。从早期原始生命的产生到物种大爆炸又大灭绝的原因，从雄性和雌性之间的相爱相杀到共同演化，再到寄主和寄生物之间永无止境的演化比赛，当然更包括了十分详细的、关于我们人类自身的进化历程。

同时，本书也是演化论本身的故事，“演化”这个观念如何在达尔文和少数几个科学家的脑中形成，又如何遭到宗教势力的残酷打击以及科学界的普遍质疑，这其中又有哪些坎坷和追求科学真相的精神。

在阐述演化生物学的作用时，作者通过大量案例生动展现了其在医药和农业等方面对人类日常生活产生的巨大影响——其中涉及抗生素滥用的后果方面，在当今更显其意义；而演化论极深刻的作用还在于它彻底改变了人类对自身的认识，重构了人类的信仰体系，作者对此的论述简洁清晰，令人有豁然开朗之感。

卡尔・齐默（Carl Zimmer），美国著名科普作家，耶鲁大学讲师。

曾任Discover资深编辑，《纽约时报》《美国国家地理》《科学》等媒体专栏撰稿人，著名博客“The Loom”的作者。卡尔・齐默目前已经出版了12本科普作品，作品被收入“美国*佳科学写作”和“美国*佳科学与自然写作”系列。曾获得美国科学促进会科学新闻奖和美国国家科学院新闻通讯奖，也是古根海姆纪念基金会和艾尔弗雷德·斯隆基金会会奖获得者。

译者：唐嘉慧：台湾政治大学西语系毕业，纽约州立大学戏剧研究所肄业，资深翻译。喜好自然、动物。

从简单却吊诡的“红心皇后”假说，到充满科幻色彩的数字化生命，浪漫有趣又惊心动魄。看完有种想回学校去攻读演化生物学的冲动。

——姬十三（果壳网CEO，科学松鼠会创始人）

40亿年生命的演化是一篇宏伟的故事，充满了各种情节：惨烈的竞争，阴谋诡计，互惠合作，许许多多的惊奇、死亡与新生。卡尔・齐默把这个伟大的故事讲得生动有趣，充满热情和风格。

——马特・雷德利（牛津大学动物学博士，著名科普作家）

从达尔文酝酿出演化论的小历史讲到科学共同体发展演化论的大历史再讲到自然演化的大历史，以人类演化的小历史收笔，俨然一部荡气回肠的史诗作品！

——知名科学科普博主 咱说

如介绍语中所说，本书既是进化的故事，同时也是进化论本身的故事。书写的相当好，即便是在佳作叠出的进化相关科普著作中，也是极其璀璨的一颗明珠。插一句，进化领域有不少好的科普书，当然也有不少宣扬神创论的书。这也算是两种相互攻讦的思想共同进化的例证吧。

——豆瓣网友 丁丁虫

卡尔・齐默的文笔极其清晰与生动……内容既优美又深邃。本书是在这个领域当中*好的书之一。

——Scientific American

再版序 无尽的领域

推荐序 冲一个达尔文式的“冷水澡” 斯蒂芬・杰・古尔德

前 言 危险却了不起的主意 理查德・赫顿

第一部分 迟来的胜利：达尔文与达尔文学说的崛起

第一章 达尔文与小猎犬号
第二章 好像承认杀了人：《物种起源》之缘起

第三章 深度时间探测：为生命史定年代
第四章 目击改变：基因、自然选择，以及进化现场
第二部分 创造与毁灭
第五章 生命树溯源：从生命之黎明到微生物时代
第六章 意外的工具箱：动物进化的机遇及限制
第七章 灭绝：生命的结束与再开始
第三部分 演化之舞
第八章 共同演化：编织生命网

第九章 达尔文大夫：演化医药时代的疾病

第十章 激情的逻辑：性的演化第四部分 人性在演化中的地位与演化在人性中的地位

第十一章 饶舌的类人猿：人类演化的社会根源

第十二章 现代生活，公元前5万年：吾辈之黎明

第十三章 上帝在演化中的地位

致谢

延伸阅读

名词对照

图表来源

图片来源

女性的选择

19世纪的博物学者,包括达尔文,当时已很熟悉雄性之间的这种竞争现象。它十分符合他的演化论:雄性为雌性竞争,胜利者交配的次数最多。如果头壳长硬点,可以增加胜算,那么下一代的雄性头壳一定都很硬;若头上长出两个硬块可以增加打斗的威力,这两个硬块很可能就会演化成角。

但雌性都在一旁干啥呢?达尔文纳闷。她们是否只是被动地等着被胜利者占有?或许有些维多利亚时代的绅士会很赞成雌性被动的想法,达尔文却意识到这中间有个很大的问题:碰到不搞雄性大对决这一套的动物,你怎么解释?

以雄孔雀和它艳丽的尾巴为例,“每当我凝视雄孔雀的尾羽,总感到一阵恶心!”达尔文曾经这样说过。布满虹彩眼睛图案的雀屏对孔雀这种动物来说,绝非必要—没有长尾巴的雌孔雀活得好好的。雄孔雀也不能用尾巴去攻击另一只雄性。它其实是个累赘;若碰上狐狸,雄孔雀尾大不掉,会跑不快。即使它的缺点这么多,雄孔雀每年还是会长出一批新的尾羽,来取代去年年底脱落的旧羽。

英国泰恩河畔纽卡斯尔大学生物学家皮特里(Marion Petrie)说:“雄孔雀令达尔文非常苦恼,因为它们似乎违反他的自然选择论。他常思索这个问题,经过许多年之后,才提出对雄孔雀长尾巴的解释。他创造了一个特别的名词来描述形成雀屏的过程,即‘性选择’(sexual selection)。”

雄孔雀在交配期间会成群聚集,以叫声吸引雌性。一看到雌性,雄孔雀立刻开屏,不停抖动尾巴。达尔文认为雌孔雀是根据尾巴来给雄孔雀打分数,某种尾巴特别能够吸引雌性,让她愿意和尾巴的主人交配。但达尔文并没有说明雌性的评分标准是纯美学,抑或雄性某种诱人的特质。无论如何,挑选雄孔雀的雌孔雀就像养鸽育种者,专门挑选出自然选择在野外会忽略掉的某种特质。扇尾鸽让育鸽者赏心悦目;羽毛灿烂的雄孔雀则令雌孔雀赏心悦目。代代相传下来,雌孔雀的特殊喜好便不断提升尾羽美丽的雄性的繁殖成功率。达尔文认为,假以时日,雌性的选择便能创造出像雀屏这般毫无道理的东西。

达尔文所提出的这股新的演化力量—性选择—并未获得许多人支持。华莱士认为有自然选择就够了。他认为雌鸟羽色黯淡,乃因它们经常待在巢中,需要保护色。眩目的色彩可能是鸟羽本来应有的颜色,不这么需要保护色的雄鸟,自然不必承受使羽色变黯的自然选择压力。

往后数十年,大部分的生物学家仍旧对雌性在性这档事上的影响力心存怀疑。直到最近20年,研究人员才开始进行各项实验,求证雌性是否真有特殊喜好。结果证实她们的好恶非常强烈—强烈到足以驱策雄孔雀尾巴的演化。皮特里便证明了雌孔雀对于选择雄孔雀慧眼独具,他指出:“很多雌孔雀在有好几只雄性追求者的情况下,会主动走到某只雄性身边,这只雄孔雀也将虏获族群中大多数的雌性。”他同时证明,雌孔雀的选择标准,就是雄性的尾巴。愈花哨、眼状图案愈多的雀屏,愈能吸引雌孔雀。一般说来,每只雄孔雀的雀屏上应有150个眼睛,只要少了几个,皮特里估计,中选的机会便将大大降低。而眼睛少于130个的雄孔雀,几乎很少交配。

别的生物学家也证实其他物种的雌性对于选择配偶同样好恶分明。母鸡喜欢鸡冠又大又红的公鸡;母剑鱼喜欢尾巴长的公剑鱼;母蟋蟀喜欢鸣声最复杂的公蟋蟀。由于这些炫耀形式全是遗传的,性选择可能的确促成了它们的演化。又由于长尾巴、鲜艳的颜色及宏亮的鸣声,都将使雄性付出极高的代价,因此炫耀的程度有一定的极限。如果它们对雄性的生存影响太大,自然选择便会限制其演化。

达尔文对有关性选择的一个基本问题—为什么雌性会特别喜欢某种尾巴或鸡冠—总是有点言词闪烁。他只说雌性觉得它们具吸引力。1930年,英国遗传学家弗希尔进一步说明这个观点:如果母鸟觉得长尾巴有吸引力,短尾巴的公鸟就很难找配偶。选择长尾巴配偶的母鸟,应该会生下长尾巴的儿子,因而她的雄性后代找到配偶的机会就较高。换句话说,母亲们无非希望自己的儿子长得性感罢了。

但现在有愈来愈多的科学家相信,雌性挑选配偶绝不含糊,所有能够吸引雌性的炫耀方式其实都透露出雄性在基因上的潜力。

雌性把自己的基因传给下一代的机会远比雄性少,因此演化经常令雌性在挑选配偶时特别谨慎。对它的子女而言,最严重的威胁之一便是寄生物。即使某个雌性拥有优良基因,可以预防疾病,但如果它和拥有孱弱基因的雄性交配,则势将大大削弱它传给后代基因的力量。

雌性动物不可能将追求者的基因送到检验室里去作分析,但是它可以通过对方的外表及行为,发掘有关其健康状况的线索。一个被寄生物所累的雄性,不可能大声鸣唱或长出鲜艳的羽毛。至于雄性会演化出何种表现给雌性看的方式,每个物种都不一样。灵长类是唯一拥有灵敏色彩视觉的哺乳类,或许这可以解释为什么有些灵长类是唯一在性炫耀时运用鲜红及鲜蓝色的哺乳类。然而无论炫耀方式为何,它必定代表某种诚恳的献礼。倘若假炫耀可以欺骗雌性,它的后代就不能从父亲那边继承到优良基因,因此假炫耀的吸引力必定将随演化消失。公鸡的鸡冠虽然不像雀屏那般累赘,但它仍是一种诚恳的牺牲。鸡冠和其他许多雄性炫耀一样,需要雄性荷尔蒙睾丸酮(testosterone)来刺激生长。但睾丸酮同时也会减低公鸡的免疫力。若想长出鸡冠,公鸡必须冒容易生病的险;因此惟有真正强壮的公鸡,才能这样挥霍自己的免疫力。

另一种诚恳的广告是:对称。胚胎在发育期间会承受各种不同的压力。比方说,它的母亲在怀孕时可能找不到充足的食物,胚胎因此缺乏健康成长的必要能量。有些动物天生较能承受这些打击,仍能健康地长大;但有些动物的胚胎却因承受不了压力,在发育期间陷入大混乱,结果长大后可能不具生育能力,或体弱多病。雌性在寻找配偶时,必须避开这种不稳定的雄性,才能有好结果。

发育上的不稳定会在动物身体的对称性上留下明显的痕迹。动物的身体构造,大部分都是左右对称,有如镜像。建造身体左侧的复杂基因网络,在建造右侧时,必须精确重复每个动作。如果某个动物在发育时受到干扰,它身体的精确对称性就会受损,例如公鹿的两只角可能长得不一样长,雄孔雀雀屏两边的眼睛图案数目可能不一样。对称就像健康的徽章。

研究人员企图证实雌性是否利用雄性的炫耀来评断后者的基因,结果许多实验结果都支持这个论点。母蟋蟀喜欢鸣唱时多加音符的公蟋蟀,而且蟋蟀歌曲的长度可以确实显示雄性对寄生生物抵抗力的强弱。雌家燕(barnswallow)喜欢尾羽长且对称的雄燕,这是评断雄性是否健康的可靠线索。皮特里也证实雀屏较大的雄孔雀,存活率比雀屏较小的雄性高,它们的后代便将继承这种存活率。若想测试任何一种演化假说的真实性,最好的办法便是找出例外,以此来验证常规。并非每一种动物都由雄性竞争,雌性评审。有几种动物在某些时候会性别角色互换,例如雌海龙(pipe fish,学名Syngnathus typhle)会把卵产在雄鱼身上一个囊里,所以怀孕的等于是雄鱼。它必须携带卵数周,从自己血液中提供养分及氧给卵子。每条雌鱼在每次交配季内都可产下足以供给两只雄鱼的卵,雌鱼因此必须为数目有限的雄鱼激烈竞争。所以负责挑选配偶的是雄鱼,而非雌鱼;它们喜欢体积大、色彩艳丽的雌鱼,不喜欢小而黯淡的雌性。

动物在选择配偶时,不会作有意识的决定。雌孔雀不会去数雄孔雀尾巴上的眼睛图案,然后自言自语:“只有130个眼睛?不够好。下一位!”当雌孔雀看见一片极华丽的雀屏,受到吸引,便和雀屏的主人交配,或许她所经历的,只是一连串复杂的生理反应。其实大部分的适应行为皆如此:虽然只是本能,但是凭本能行事却足以执行极复杂的生存策略。

两性之间的化学战

为性而斗争,是一场永远在变的战役,每一代都卷入其中。虽然我们很难在场目击,但多亏别出心裁的实验,科学家得以一瞥。加州大学圣巴巴拉分校的生物学家赖斯(WilliamRice)研究的就是雄果蝇如何利用化学战,帮助自己的精子和别的精子竞争。

雄果蝇的精液不仅可以麻痹其他雄蝇的精子,扼杀雌蝇的性欲,甚至还能令雌蝇提前产卵。令雌蝇在交配后马上产卵,可以减少雌蝇可能跟其他雄蝇交配的时间。雄蝇用的化学物质对雌蝇有毒,虽然雌蝇不会立刻死掉,可是它交配的次数愈多,寿命便愈短。雄蝇并不在意伴侣夭折,因为雄蝇不必照顾后代,所以它在演化上唯一的目标,便是使卵受精。雄果蝇使用的化学武器会在雌蝇身上造成和农民使用农药同样的效果—迫使雌蝇演化。农药导致抗性的产生,同样的,雌蝇也演化出许多中和精液毒性的方法。但雌蝇的防御系统同时也驱使雄蝇的精液愈变愈毒。

1996年,赖斯记录到这场致命的双人舞。他养了一大群果蝇,然后利用果蝇遗传上的某些变异,操纵其繁殖,令所有后代都是雄蝇,而且只遗传父亲的基因。他再让这批由无性生殖产生的雄蝇与另一批雌蝇交配,产下新一代的雄蝇。每一批雌蝇对赖斯繁殖出来的雄蝇所使用的化学战都不熟悉,所以完全没有机会演化出防御系统。同时,那些能够制造毒性较强精液的雄蝇,便可更有效地操纵雌蝇,繁殖更多后代。经过41代后,赖斯制造了一群超级雄蝇,和祖先比起来,它们的交配次数以及使雌蝇受精的成功率都提高了。但雌蝇却必须付出昂贵的代价:雄蝇的精液毒性变强,使她们提早死亡。

赖斯接着迫使果蝇休战,又发现更多性武器竞赛的证据。1999年他做了一个实验,替雄蝇与雌蝇配对,厉行一夫一妻制。于是雄蝇不再与其他雄蝇竞争,只能和赖斯分配给它的伴侣交配。待蝇卵孵化,他又将新生果蝇配对。由于一夫一妻的雄蝇不需竞争,精液内的有毒化学物质便不再具有任何演化上的益处。雄蝇若放弃制造毒素,雌蝇演化出解毒剂的动机立刻消失。经过47代后,赖斯发现进行一夫一妻制的雄蝇,对配偶的毒性显著降低,而雌蝇对精液的抗性也减少了。

赖斯的果蝇因此可以享受太平天下,但这种和平却是被迫的。野生的果蝇是无法自行休战的。任何一只能够驱逐其他对手精子的雄蝇,肯定比一妻制的雄蝇更能广传自己的基因;而任何一只可以自我防卫的雌蝇,必定也会受到自然选择的青睐。演化缺乏实验室里的生物学家的远见,所以果蝇的爱情注定是盲目的。

子宫内的拔河比赛

即使在交配完毕、卵子已受精之后,父母双方仍可以运用演化策略,提高繁殖成功率。以人类等哺乳类来说,受精卵植入母亲子宫内,开始长出胎盘。胎盘将血管伸入母亲体内,吸收血液及养分。成长中的胚胎需要大量能量,有榨干母亲资源的危险。母亲若任由胚胎长得太快,自己就得蒙受严重损伤,威胁到未来的生育能力,甚至自己的性命。因此演化理应眷顾能够限制自己婴儿成长速度的母亲。

但这却不是父亲演化的目标。长得快又健康的婴儿对父亲来说,只有好处。因为婴儿的成长速度跟父亲的健康,或以后再生育的能力,毫无关系。

哈佛生物学家黑格(DavidHaig)认为父母双方的利益冲突,体现在他们分别给予婴儿的基因中。遗传自母亲的基因,其功用和来自父亲的基因不同。例如有一种叫做“类胰岛素生长因子2”(IGF2)的基因,它制造的蛋白质会刺激胚胎从母体吸收更多养分。研究人员用怀孕的老鼠做实验,发现来自母亲的IGF2为隐性,来自父亲的IGF2却为显性。同时,老鼠还携带另一种基因,所制造的蛋白质可以摧毁IGF2的蛋白质。而来自母亲的IGF2摧毁基因为显性,父亲的则为隐性。

换句话说,父亲的基因企图加快老鼠胚胎的成长速率,而母亲的基因则企图减慢它。当科学家在实验中关闭父方或母方的基因时,你便可清楚看见这场斗争的结果。倘若被关闭的是来自父亲的IGF2,新生老鼠的体积只达正常的60%;若关闭的是来自母亲的IGF2摧毁基因,新生老鼠则比一般重20%。倘若黑格的理论无误,我们全是父母双方利益冲突妥协下的产物!

母亲的投资

父亲的影响力毕竟有限。母亲却有不少法子,可以在完全不受配偶干预的情况下,控制腹中胚胎的命运,例如根据父亲的优劣程度,在蛋中作分量不同的“投资”,像母绿头鸭便会替优势公鸭下较大的蛋。

有些物种,母亲可以借预先决定孩子的性别来提高繁殖率。最擅长控制后代性别的动物,当属印度洋的海鸟塞舌尔莺(Seychelleswarbler)。这种鸟实行一夫一妻制,每只鸟都有自己的区域,泾渭分明。在面积仅70英亩的库森群岛(CousinIsland)上,土地有限,后来者不见得可以分到领土,所以有些年轻雌莺会留在父母家中,而不去找伴侣。她们会协助筑巢、守护领土、孵蛋及哺喂幼雏。当食物充足时,她们是父母的好帮手;可是当家园品质不佳、食物来源不足时,女儿就会变成负担。1997年,当时在荷兰格罗宁根大学作研究的科姆德尔(JanKomdeur),

比较了产在高品质区域及低品质区域内的鸟蛋,发现在高品质区域内,幼雏性别的比例为1只公鸟比5只母鸟;低品质区域内的比例则为1只母鸟比3只公鸟。他进一步发现,这种性别比例的决定因素并非每只莺体内的基因。决定性别比例的,其实是母鸟自己。为了证实这点,他将几对莺从库森群岛迁到塞舌尔群岛其他两个没有这种鸟的小岛上。被他选中的,全是困在低品质区域内、爱生儿子的鸟。一旦被安置在食物充足的新家里,这些莺立刻开始多生女儿。

这个演化策略的逻辑非常明显。如果食物少,最好多生公鸟,因为它们会尽早离巢,去寻找自己的伴侣及领土,让父母可以利用有限的食物抚养新的幼莺(儿子很可能因为找不到领土而死,但这个险值得冒)。若生活无虞,女儿便是好帮手,所以母莺会想办法改变下一代的性别比例。至于这种莺是如何决定性别比例的,至今没人知道。但这并不能抹杀科姆德尔的发现:它们的确可以自己作选择!

无尽的领域

在生命的历史中,五年只是一瞬间。但是对于我们人类来说,五年却占很大一部分。《演化的故事》在2001年首次出版,那时的生命与今天已非常不同。我们今天的谈话充满了专名和通名—博客、“基地”组织—这些词在五年前还未出现。五年中科学也取得了巨大的进步。我们对自然世界有了更多认识,从干细胞到其他恒星系里的行星。我们也掌握了更多关于生命如何演化的知识,这要感谢2001年以来数以万计新发表的科学论文。

这些关于演化论最激动人心的最新研究成果,正是建立在我写在本书中的那些成就的基础之上:从早期的生命演化到物种大量灭绝,从雄性和雌性的共同演化到寄主和寄生物之间的军备竞赛。但是对我来说,这部作品中最令人印象深刻的是书的最后一部分:人类的演化。它之所以激动人心是因为它与我们休戚相关。

在2001年,人们已经清楚地知道,与人类最接近的生物是黑猩猩和倭黑猩猩(bonobo)。这种认识,是基于20世纪90年代对人类和其他动物DNA片断的研究而出现的。科学家比对这些片断,得出了一个演化树,并确定了哪个分支最接近我们自己。这些研究也使科学家可以估算出我们的祖先从什么时候脱离其他猿类。在数百万年中,突变以一种大致有序的步伐积累在物种的DNA上。因此,科学家通过比较从一个共同祖先演化而出现的不同物种,来阅读“分子钟”。在人类和黑猩猩的案例中,科学家估计他们共同的祖先生活在500万年到700万年前。 但是如果这个分子钟是正确的,那就意味着史前人类学家有很多事情要做。在2001年,已知最古老的原始人类—这个物种在演化树上属于我们自己短短细细的那枝—是一种被称作拉密达地猿(Ardipithecus ramidus)的物种。在埃塞俄比亚发现的它的化石,已有440万年之久。如果分子钟是对的,那这个化石事实上可能也不算多古老,原始人类可能在那之前的250万年前就出现了。

当《演化的故事》首次出版时,那250万年是一个巨大的空白。但是就在这五年中,这个空白已经由三种不同的原始人类物种填补了。在2004年,发现拉密达地猿的那个研究小组在埃塞俄比亚同一地点发现了一种更古老的物种。他们把它命名为卡达巴地猿(Ardipithecus kadabba),这个物种生活在570万年前。同时,在肯尼亚,另一个古人类学家研究小组发现了670万年前的化石,他们称之为图根原人(Orrorin tugenensis)。而在荒无人烟的撒哈拉大沙漠,第三个研究小组发掘出了保存极好的第三个物种的头骨,据估计这个物种大约生活在距今600万到700万年前。他们将这一物种命名为乍得沙赫人(Sahelanthropus tchadensis)。

这些发现提供了一个关于演化生物学家如何创造和检验假说的案例。按照五年前得到的DNA证据,人们预计古人类学家应该发现时间在大约500万到700万年之间的人类化石。人们甚至可能会预言那些化石会在非洲出土。因为,所有超过200万年的原始人类化石都来自非洲,就像离原始人类、黑猩猩、倭黑猩猩的化石最近的物种都是来自那里的一样。这两个预言都被证明是正确的。

然而,科学发现并不仅仅是要证实旧的假说,它们也引发关于自身的新争论。一些科学家认为这些新的原始人类化石是早期物种巨大的多样性的第一条线索。这些科学家认为,生命树上的原始人类分支原本有一个浓密的基础,但其中很大一部分都由于物种灭绝而被砍掉了。另一些研究者认为并非如此。他们认为原始人类的演化并不那么繁茂,而且他们将地猿(Ardipithecus)、原人(Orrorin)、沙赫人(Sahelanthropus)归于同一个属。对于他们来说,原始人类的这一分支应该看起来接近于一条直线。

另一个对于新化石的疑问是,第一个原始人类看起来是什么样子?早期的原始人类直立起来可能跟黑猩猩一样高,而且大脑尺寸也跟黑猩猩相同(是我们现在大脑的三分之一)。但是他们在一个重要方面可能已经和黑猩猩以及其他现存的猿有所不同了:他们可以直立行走。原始人类的大腿骨被认为已经可以稳固地支撑自己上半身的重量了。对沙赫人的认识仅仅来自头骨,但这也给我们提供了他们是两足动物的线索。这一线索来自头骨底部通常是脊髓通过的孔,也就是枕骨大孔(foramen magnum)。枕骨大孔的位置反映出现存的各种猿类的行走方式。黑猩猩采用后背前倾的方式用关节支撑行走,所以它们的枕骨大孔位于头骨的背部。人类用后背直接支撑自己的头部来直立行走,因此人类枕骨大孔的位置在头骨的底部。沙赫人的枕骨大孔的位置和人类的很接近,可以支持他们直立起来。换句话说,在原人动物化石显示的时代,他们可能已经直立行走了。因此,行走方式的演化可能是把原始人类与其他猿类区分开来的首要变革因素。

当古人类学家在非洲搜寻有关人类演化的化石线索时,其他科学家开始研究我们的DNA。他们的研究由于2001年人类基因组的公布而分外引人注目。相比从前只能关注少数的DNA片断之外,科学家现在已能够分析全部的30亿个编码。他们也能够将人类的基因组和上百个其他物种的基因组进行比较,包括老鼠、鸡、斑马鱼,以及黑猩猩。既然这些物种都是生命树上的一枝,那么科学家就能够通过比较不同的基因组来发现我们基因的历史。

这一新的研究使我们更加明确黑猩猩是与我们最接近的物种。在相当长的片断中,这两个基因组几乎是完全一致的。大部分情况下,这些片断承载着制造蛋白质编码的基因。更值得一提的是,人类和黑猩猩还共有一些相同的破损基因。

关于破损基因最显著的例子之一来自我们的鼻子。所有的哺乳动物都有数以百计的基因来制造鼻子神经末端的气味接收器。这些基因因意外复制而演化。当单个基因成为两个时,起先这两个基因是为同一个气味接收器编码的。但是其中一个发生了突变,改变了接收器获得气味的能力。如果接收器因突变而能力变差,自然选择便倾向于删掉这个基因。但是在某些情况下,突变使接收器获得了捕捉新气味分子的能力,扩展了哺乳动物的嗅觉。经过上百万年的时间,这一过程使负责为气味接收器编码的基因变成了一个庞大的家族。

老鼠、狗和其他哺乳动物都非常依赖它们的嗅觉,几乎所有与之相关的基因都正常工作。但是黑猩猩和人类的大部分气味接收器基因都有缺陷。它们完全无法形成接收器。科学家基本上同意这些突变基因积聚在我们的基因组中是因为古代猿在演化过程中越来越少用到它们的鼻子,而更多地依赖它们的眼睛,因此,黑猩猩和人类共享一个由共同祖先留下来的奇怪遗产:破损基因。

从化石到基因,过去的这五年,我们置身于雪花般纷多的新证据中,证明我们和猿有共同的祖先—证明我们是演化的产物,和地球上所有其他的有机物一样。但是这一消息显然没有传到犹他州参议员克里斯・巴塔斯(D.Chris Buttars)那里。在2005年,巴塔斯在《今日美国》上发表了他的意见:“演化论,声称人类是由其他物种演化而来的,这一理论的漏洞比用钩针编织的浴缸还多。”

不顾科学家在过去五年所描述的所有新化石—更别说早些时候发现的数千件原始人类化石—巴塔斯竟断然声称“并没有任何科学的化石证据把猿跟人联系在一起”。他甚至都没有提到藏在DNA中的人类演化的证据。显然他的反驳根本不值得回应。

2005年,当巴塔斯发起了一场要求改变犹他州生物教学课程的运动后,他引起了全国的关注。他希望老师不要把演化论作为今天物种多样性的唯一可行的科学解释。他希望学生同样也能够学到他所谓的“神的设计”。

巴塔斯还并不是很清楚“神的设计”的意思。根据《盐湖论坛报》的报道,巴塔斯“相信上帝是造物主,但是他的创造物在自己的物种内部发生了演化”。

巴塔斯在报纸上说:“我们有不同的狗和猫,但是你从没见过‘狗猫’。”

就算不管狗猫到底是什么,我们也不难得知巴塔斯的脑子里在想些什么。在《演化的故事》中,我描述了在20世纪80年代神创论是如何在法院遭到惨重失败的。法官认识到“创世科学”(creation science)事实上是一种宗教,因而它没能在课堂中占领一席之地。一些创世论者打算把很多他们的旧理论重新包装,不再明确提到宗教,而是赋予它们一个新的名字:智慧设计论(Intelligent design)。1989年,智慧设计论的鼓吹者们出版了《关于熊猫和人》(Of Pandasand People),他们打算将这本书作为九年级学生的教材。像西雅图发现研究院(Discovery Institute of Seattle)这样的机构,开始宣称智慧设计论是一种切实可行的演化论的替代理论。 1999年,堪萨斯州管理委员会的保守派成员严肃认真地对待了这一想法,并决定起草修改州教育标准。这种修改可能引起对于演化论的怀疑和不确定。在某些情况下,他们其实就是把演化论从标准中整个剥除了—连同对地球年龄以及宇宙大爆炸理论的讨论一起。他们的提案引起了全球的关注,并有可能导致了创世论者联盟成员在2000年的几次落败。

然而,故事并没有在这里结束。在下一轮的选举中,管理委员会曾经往回摆动,但接着又再次被推向前。2005年10月,堪萨斯州教育委员会最终通过了他们新的教育标准。这一修改其实已经延伸到了演化论之外,而变成重新定义科学本身。原先,堪萨斯州的标准是“科学是人类为在周围世界中观察到的事物寻求自然之解释的一种行为”—这一定义被几乎所有的主流科学家组织所认可。但是新标准不再将科学限制在自然界。教育委员会将科学重新定义为“一种运用观察、检验假说、测量、实验、逻辑论证和理论建设的手段,为获得对自然现象更充分的解释,而进行不断地调查的系统化方法”。关于世界的超自然解释在科学中获得了一席之地—至少是在堪萨斯州。

在过去的五年中,其他州也尝试过停止或至少减少在公立学校中关于演化论的教学内容。而2004年10月,宾夕法尼亚州多佛尔市的一个乡村学校则更进一步,开始推行智慧设计论。当地的教育员会给他们的新科学课程加上了这样的说明:“学生将意识到在达尔文理论和其他演化理论之间的分歧/问题,这些其他理论包括智慧设计论,但并不仅限于此。”

教育委员会还要求老师在多佛尔市所有的生物课堂上大声宣读一种声明,即:演化论只是一种理论,而不是事实。这混淆了事实和理论两者的本质。

“智慧设计论是一种不同于达尔文观点的关于生命起源的解释。”声明中继续说道,“如果学生试图了解智慧设计论到底包括什么,《关于熊猫和人》一书为他们提供了了解这种观点的途径。所有的理论都一样,学生应该被鼓励持有一个开放的心态。”

多佛尔的科学教师对这样的决定感到惊讶,他们拒绝宣读声明。管理者不得不进行干涉。当学生问起在智慧设计论背后是怎样的一个设计者时,管理者告诉他们这得回去问他们的父母。 两个月后,多佛尔地区学校的11名家长提起诉讼,认为这样的声明违反了美国宪法第一修正案,因为它象征了不被允许的宗教之建立。而教育员会反驳说,他们并没有这种意思。学校首席顾问理查德·汤普森(Richard Thompson)说:“多佛尔市教育委员会所做的一切,都是为了让学生能够看到科学界正在进行的如火如荼的论战。”

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卡尔・齐默