不論從哲學(xué)上還是科學(xué)上來講,先有雞還是先有蛋這件事一直都爭論了上千年。這種謎一般的因果關(guān)系到底應(yīng)該怎樣判斷,如果從哲學(xué)的角度來看,恐怕永遠(yuǎn)不會有結(jié)果。為什么會這樣呢? 到底誰先出來? 雞和蛋的問題背后帶來的是一個(gè)形而上學(xué)的困境,古希臘哲學(xué)家亞里士多德曾對這個(gè)問題感到疑惑,而他認(rèn)為無論具體是哪個(gè),它們兩者必然都是一直存在的。 同樣的問題困擾了眾多哲學(xué)家,不過科學(xué)家們表示,這個(gè)關(guān)于哲學(xué)上的思考些許可以暫停了,因?yàn)樗麄円呀?jīng)找到了確鑿的證據(jù)。 為什么說雞和蛋是同時(shí)存在的?蛋在生物的演化過程中究竟是怎樣的?雞和蛋的發(fā)現(xiàn)揭示了怎樣的問題?而它們在此之前又是什么樣子?本文將從埃迪卡拉紀(jì)發(fā)現(xiàn)的胚胎化石以及生物演化這兩個(gè)方面來解答這些問題。 接下來一起看看關(guān)于先有雞還是先有蛋,中科院的科學(xué)家們是如何解釋的吧。 數(shù)十億年的演化歷史 “雞蛋”化石這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)是中科院南京地質(zhì)古生物研究所與英國、瑞典等各國科學(xué)組織共同調(diào)查的成果,并在我國貴州甕安獲得了化石證據(jù)。 這份化石證據(jù)被稱作“籠脊球”,這是一種多細(xì)胞生物。根據(jù)地質(zhì)學(xué)判斷這份化石來自6.1億年前的埃迪卡拉紀(jì)。這個(gè)時(shí)代是地球非常古老的一個(gè)時(shí)期,剛剛結(jié)束的元古代,顯生宙時(shí)期給地球生命帶來了不一樣的生命活力。 南京地質(zhì)古生物學(xué)副研究員殷宗軍是這次考察活動(dòng)的主要成員之一,他們的研究記錄已經(jīng)進(jìn)行了十多年,并且一直集中在貴州地區(qū)的地質(zhì)學(xué)調(diào)查。初期,研究人員發(fā)現(xiàn)了貴州地區(qū)海洋生物化石的形成歷史,以及過程演變。 一直到甕安生物群,這里是籠脊球的主要的發(fā)現(xiàn)地,并且后來還陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了233塊籠脊球化石標(biāo)本。從化石標(biāo)本來看,籠脊球整體呈一個(gè)球形,而它的直徑大小不超過1毫米,同時(shí)還保留了多細(xì)胞結(jié)構(gòu)。 籠脊球的電子成像 通過高精度的電子輻射三維成像,科學(xué)家利用先進(jìn)的數(shù)碼技術(shù)重新解構(gòu)了數(shù)百個(gè)籠脊球化石標(biāo)本,并仔細(xì)地揭示了它們的立體結(jié)構(gòu)。 進(jìn)一步的研究顯示,甕安生物群是一個(gè)豐富的微化石地區(qū),并且生物結(jié)構(gòu)仍然保持著較高的亞細(xì)胞水平,并且包含了一系列的發(fā)育過程。 籠脊球的最大的特點(diǎn)在于它籠狀的外觀和實(shí)心的形態(tài),這在甕安生物群中非常罕見。另外它們相對較小的細(xì)胞和組織形成了一個(gè)獨(dú)特的中空球形籠,并由分支的細(xì)胞鏈和放射狀的細(xì)胞鏈分隔開來。 在已有的標(biāo)本中,包含樣本細(xì)胞的總體積隨著大小廣泛且連續(xù)地增加,除了晶狀體階段。而單個(gè)細(xì)胞的平均體積在身體中心與周邊的細(xì)胞之間幾乎沒有變化。這說明標(biāo)本和細(xì)胞大小之間的變量沒有明確的相關(guān)性,不同大小類別中單個(gè)細(xì)胞的體積保持在相似的范圍內(nèi)。 因此細(xì)胞總體積的增加主要是通過添加細(xì)胞而不是增加單個(gè)細(xì)胞的體積來實(shí)現(xiàn),但額外的細(xì)胞必須通過細(xì)胞分裂和生長而出現(xiàn),由于沒有觀察到這一問題,科學(xué)家推斷這一定是在細(xì)胞分裂時(shí)發(fā)生的。 細(xì)胞分裂 換而言之,這些籠脊球化石樣本分析或許揭示了生命從單細(xì)胞走向多細(xì)胞的過程。 填補(bǔ)進(jìn)化史的空白早期的研究過程發(fā)現(xiàn),碗狀的細(xì)胞簇位于貝殼的底部,細(xì)胞在貝殼內(nèi)分裂生長,然后細(xì)胞向內(nèi)移動(dòng),并填滿了中央空間。與此同行研究的英國科學(xué)家認(rèn)為,新的化石證據(jù)可以排除穴居藻類(同樣也屬于籠脊球)的替代解釋,比如紅藻就不會經(jīng)歷這個(gè)過程。 如同名字一樣紅 關(guān)于籠脊球的討論科學(xué)家們集中在原核生物和真核生物的比對中,例如藍(lán)藻、微囊藻等。它們的細(xì)胞團(tuán)分支排列容易讓人聯(lián)想到籠脊球,但微囊藻不包含這種浮游構(gòu)象的球體,并且它們?nèi)鄙倩\脊球這樣封閉的包膜。 而巴塞羅那進(jìn)化生物學(xué)研究所的生物學(xué)家同樣也在研究類似的問題,一種名為魚孢子蟲的生物是許多魚類的寄生蟲,但有的是無脊椎動(dòng)物的寄生蟲。 魚孢子蟲 這些寄生蟲會膨脹,然后產(chǎn)生許多復(fù)制出來的DNA片段,并發(fā)育成128個(gè)新細(xì)胞,細(xì)胞會在分裂之前就在簇內(nèi)移動(dòng),且作為單個(gè)細(xì)胞游走。 綜合這些對比,籠脊球的細(xì)胞整體排列讓科學(xué)家們不禁想起它和魚孢子蟲和動(dòng)物胚胎的囊胚腔。類似的胚胎發(fā)育過程與單細(xì)胞生物很像,但又更為復(fù)雜,并且表現(xiàn)出有規(guī)律的細(xì)胞遷移、重組等許多動(dòng)物胚胎特有的發(fā)育機(jī)制。 如果是這樣的話,那么籠脊球和這種孢子生物有一個(gè)共同的祖先,生命邁向動(dòng)物胚胎的第一步可能早在真正的動(dòng)物出現(xiàn)之前就已經(jīng)出于進(jìn)化中了。 參與此次研究的中科院副研究員殷宗軍說道,如果將進(jìn)化過程中的動(dòng)物比作一只雞的話,那么這些復(fù)雜的籠脊球胚胎發(fā)育過程就是雞所生的蛋,它們之間連接了動(dòng)物的單細(xì)胞祖先和多細(xì)胞祖先橋梁。 多細(xì)胞生物表現(xiàn)的更復(fù)雜 同時(shí)他還指出,籠脊球的化石年份表明,這顆“雞蛋”揭示了動(dòng)物祖先演化向未來邁出了關(guān)鍵一步,并為真正有細(xì)胞以及組織分化的動(dòng)物出現(xiàn)奠定了生物學(xué)基礎(chǔ)。 要知道,古生物學(xué)家一直在尋找這種化石,因?yàn)樗鼈兡軌蜿U明動(dòng)物是如何朝著與眾不同的防線上進(jìn)化。近年來搜索發(fā)現(xiàn)了許多現(xiàn)存動(dòng)物譜系的化石,最早能夠追溯到5.42億年前的寒武紀(jì)時(shí)期。 寒武紀(jì)生物大爆發(fā) 但除了寒武紀(jì)生物大爆發(fā),此后的搜索便變得愈加困難,有一部分來自更早的年代 ,然而這些物種經(jīng)歷了演化后,有的還在有的卻已經(jīng)滅絕。動(dòng)物的DNA研究表明,基因突變大致以穩(wěn)定的速度出現(xiàn),科學(xué)家通過不同動(dòng)物譜系的突變研究表明,所有現(xiàn)存動(dòng)物的共同祖先生活在大約7.5億年前。 因此,此次的發(fā)現(xiàn)無論從化石研究還是古生物學(xué)方面來講,都填補(bǔ)了中間這一塊空缺的拼圖,所以科學(xué)家們?nèi)绱伺d奮。盡管相關(guān)的研究還充滿不少爭議,但是該研究小組的科學(xué)家們相信,要完全分析理解這些數(shù)據(jù)只不過是一個(gè)時(shí)間問題而已。 未來還需更多的研究 關(guān)于我們,關(guān)于進(jìn)化最后說到生物進(jìn)化的這個(gè)問題上,人們長期爭論不休的問題如今終于有了一個(gè)大概的答案。當(dāng)下次被人問起是先有雞還是先有蛋時(shí),我們可以從科學(xué)的角度來闡述這個(gè)問題,不要再去糾結(jié)這個(gè)哲學(xué)問題,不然它可能真的沒完沒了。 進(jìn)化對于生命來講至關(guān)重要,自然選擇和遺傳漂變是影響生物進(jìn)化的兩個(gè)關(guān)鍵因素。其中影響力較大,但并不多見的環(huán)境壓力在生命演化中也起著決定性的作用。 動(dòng)物選擇被馴養(yǎng)其實(shí)也是迫于環(huán)境壓力 科學(xué)家們的研究表明,有機(jī)體的出現(xiàn),包括后來生物多樣性、滅絕事件都是生命演化和形成的關(guān)鍵,并且不管是什么生物,它們都有一個(gè)共同的祖先。 從原核生物到真核生物,從單細(xì)胞到多細(xì)胞,此后的生命形式越來越復(fù)雜。當(dāng)?shù)谝慌嗉?xì)胞生物出現(xiàn)后不久,1000多萬年后來到了寒武紀(jì)大爆發(fā),眾多姿態(tài)各異的生物開始出現(xiàn),植物、動(dòng)物發(fā)展出了自己獨(dú)特的生命形式。 后來有了真菌,植物開始被分解,節(jié)肢動(dòng)物、昆蟲也緊隨起步。一直到兩棲動(dòng)物的首次出現(xiàn),羊膜動(dòng)物、鳥類、爬行動(dòng)物、哺乳動(dòng)物,地球的生命越來越繁盛。 地球生命是一個(gè)共同體 我們?nèi)祟愖鳛樯M(jìn)化歷史中的一小部分,如今借助科學(xué)的力量終于可以回顧遙遠(yuǎn)的過去。同時(shí)這些研究也不僅僅只是揭示了物種起源演化,它在醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)方面同樣也能有突出的表現(xiàn),并為下一次的演化做好準(zhǔn)備。 |
|