“进化”还是“演化”?关键在于尺度
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作者按:
理论上,在一段环境稳定的较短时间内,用“进步”来表明对环境的更佳适应并无不可。然而,环境是一个高维的空间,且在各个维度上随时间频繁变化,变化方向又不同;所以各物种适应环境变化而产生的演化,在可观的时间尺度下亦不同,根本无法进行简单的优劣比较。
所谓兵无常势,水无常形,演化亦无常向。笔者将从“演化的方向性”这一角度切入,向大家介绍在时间和空间上都颇为复杂的“演化”概念。
实际上,自然界发生的物种更替,往往并不是由于后来者玩生存游戏的水平进步了,而是因为游戏规则改变了——环境变化提出了新的适应标准。恐龙因为无法适应低温低氧的环境,让位给了更加适应的哺乳类。既然环境一直在变——那么,游戏规则是不是有可能再次改变呢?那时,人类将“进化”去何处?
图2. 突变固定的两个场景。其中,自然选择常常是被认为是“有方向的”。(作者作图)
图4. 一个特定环境下的适合度地形,只考虑两个性状时,性状取值空间是个二维平面,适合度地形就像是真正的地形图一样。图中白色的点表示一个生物种群,可以看到其随着世代更替,适合度逐渐增高的过程。(动图)By Randy Olson and Bjørn Østman - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=32273838
图5:考虑不同物种的某个单一特定性状的不同取值,在某个历史时间点(环境)分别对应了不同的适合度,构成一个适合度地形图;该适合度地形会随着时间(环境)变化而改变,这种改变本身就会影响不同物种/生物类群的演化轨迹。
本文受科普中国·星空计划项目扶持出品:中国科协科普部监制:中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司
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