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进化:它是什么?它是如何工作的?
2019-05-28    阅读量:30393    新闻来源:互联网     |  投稿

这是一个奇怪的开始,但在我们进入复杂的事情之前,我想谈谈我的心脏 - 玉米附近和亲爱的事情。曾几何时,我们知道和喜爱的玉米(至少我做过),曾经是一种叫做teosinte的东西,一种看起来不那么开胃的小型绿色植物。我知道很难相信,但发生了一些非常有趣的事情stylechina.com。在现在的墨西哥地区,这种植物被确定为具有作为粮食作物的潜力,因此农民开始有意种植它。作为优秀的农民,他们认为,如果他们保留了最大农民的种子并继续种植,他们就可以从中获取更多的食物。事实证明,他们是对的。经过一万年只种植产生最大颗粒的那些,我们今天就知道了玉米。


在自然界相似的情况下,随着周围环境的足够压力,物种会随时间发生非常奇怪的变化。进化生物学本质上是研究生物体如何随着时间的推移而发展为新物种的研究。正如我们所知,这个话题有点引起争议,但对于这个过程究竟是如何运作的,也存在许多常见的误解。从整体上考虑这个问题很困难,很多问题都很容易被混淆起来。因此,我们应该从仔细研究构成这个概念的小部分开始,而不是看一下这个奇怪的大图。当我们进入这篇文章时,请记住,最终,每个物种都需要生存和繁殖,因为这就是物种继续存在的方式。话虽如此,让我们来看看吧!


适应

让我们考虑两个人,汤姆和杰克。汤姆长腿,运动,轻盈,没有太多的体毛。杰克较短,有相当数量的头发,更大,更高脂肪的构造。如果你将这两个人都放在森林里,那么汤姆很可能在穿越,攀爬等方面具有一定的优势。然而,采取相同的一对,把它们放在一个多风的苔原,杰克可能会在恶劣的天气下做得更好。


每个环境都有自己独特的挑战。如果你住在一个有很多水的地方,如果你可以游泳,你会做得更好。如果你生活在一个有很多植物和覆盖物的地区,那么如果你是小而绿的,捕食者就不太可能看到你。这些因素有助于我们称之为适应性,这可以衡量你为了生存而建立的程度以及你复制的可能性。在某些方面,它有点像人类的身体健康。而且,同样地,这种健身不仅影响你的外表。


遗传学在这方面起着巨大的作用,你的基因(基因型)通过你的外在特征来表达,称为你的表型。生活在森林中的小棕色蜥蜴正在展示('表达')基因,这些基因会给它们带来小而棕色的表型,甚至可能更多地告诉它们要留在与其颜色相匹配的表面上。这将我们带入下一个主要思想,即一个称为自然选择的过程。


选择偏见

自然选择根据物种的表型观察生存和繁殖可能性的差异。最终,在自然界中,具有导致适合表型的基因的生物将存活并繁殖。这个概念是“适者生存”这个术语的来源。幸存者生活在后代,因此该群体中的基因将开始倾向于那个更健康的幸存者基因型。让我们举一个例子。



想象一下,在草原上有大量的绿色蚱蜢。他们在这里做得很好,因为大自然提供了很多保障。然而,这个季节没有多少雨,草原开始变成棕色和稀疏。这意味着更大,更明亮的蚱蜢变得更容易被掠食者看到,其中许多被吃掉。因此,下一代蚱蜢最终变得更小,也许更少绿色,因为那些最能在草原变化中幸存下来的蚱蜢是那些更难看到的。


这是自然选择。那些在环境中生存的人将活得足够长,可以生育后代,改变下一代的基因种类。植物,真菌和微生物也会发生同样的过程。但是,需要注意的一点是,这是唯一可行的,因为健康的人群有多种基因可供选择。并非所有物种的生物都具有相同的大小或相同的颜色或具有相同的特征。


达尔文的雀查尔斯达尔文被认为是现代进化生物学之父。他通过观察加拉巴哥群岛物种之间的差异来发展他的自然选择理论。他最着名的是他对鸟类的研究,这些鸟类在这些遥远的岛屿上占据了不同的位置,但与大陆物种有明显的相似之处。


在很长一段时间内并且承受了很大的压力,一群生物可以在很大程度上发生变化。我们现在患有抗生素危机的原因是,在将细菌暴露于旨在杀死它们的化学物质多年之后,具有允许它们存活的基因怪癖的那些是能够繁殖的物质。因此,现在我们有大量抗生素抗性细菌需要应对,这些细菌具有仅存在以抵消这些药物的整个DNA部分 - 但这当然提出了一个问题。如果他们之前没有这些基因,他们为什么现在拥有它们呢?


突变是影响进化过程的主要因素。每隔一段时间,当细胞分裂时,复制遗传数据的机制就会出错。虽然它常常会导致问题,但它有时会产生生物体生存所需的东西。艾滋病病毒难以治愈的一个原因是其繁殖过程不稳定,容易发生遗传错误。这意味着药物对大多数病毒颗粒有效,但不是全部。因此,病毒不断发展,并且“错误”这种突变形式可以帮助它在自然选择下持续存活。


一些突变是明显有害的,例如导致镰状细胞病的血红蛋白基因突变,其中红细胞变成“镰刀”形状。这种突变使得细胞的氧载体效率降低,更脆弱,有时会导致疼痛性阻塞和器官损伤。然而,这些突变仍然持续存在,因为如果一个人只是一个载体,只从一个父母那里接受变异基因,它对疟疾具有保护作用 - 疟疾是镰状细胞最常见的非洲部分地区的一种常见疾病。由于血红蛋白结构导致的细胞脆弱性意味着细胞在寄生虫繁殖之前通常会破裂。但是,由于他们的血红蛋白的其余部分是正常的,他们没有经历完全形式的疾病患者的大多数严重影响。载体表型是,适合。自然选择确实是一个奇怪的过程。


所以我们研究了变异,自然选择和适应性。我们研究了细菌和病毒以及这些因素如何使它们以更快的速度生存和发展。现在,这又如何转化为更复杂的东西呢?


理解这一切

想象一下,有一种生活在森林中的地上栖息的哺乳动物。他们中的许多人正在争夺相同的食物来源。他们中的一些人已经开始攀爬,希望找到另一种食物来源。一个突变来使一个后代的爪子弯曲更多一点,导致那个人更好地攀爬。它幸存下来重现。几代人,它的所有后代都可能有这些弯曲的爪子。沿着这条线的某个地方,一个后代出生的肢体异常长,这使得它在攀爬和跳跃方面都更好,这个人的后代可能会比其他人更好 - 等等。随着时间的推移,这些微小的变化可能会增加,就像有意种植的最大的teosinte内核一样。然而,在本质上,


让这个哺乳动物群体适应数千年的自然选择,有利于攀爬习惯和树木狩猎。在那段时间结束时,如果你要采取其中一种适应攀爬的生物并将它们放在地面居民旁边,它们会看起来非常不同。它们可能具有不同的体形,发出不同的声音,具有适合远距离观看的眼睛,等等。并且,由于突变和遗传变化的数量使他们达到这一点,任何由这两种生物混合而生的后代都会像一只鳗鱼或骡子一样无菌。就像那样,你现在有两种不同的物种。这也说明了一个常见的误解,即如果一个生物体从另一个生物体前进,第一个生物体应该消失。这根本不是这个过程的运作方式。


在本质上,生物将并排存在,因为一个群体保持不变,而其他人则因环境压力而经历变化。这很奇怪,很难完全理解,但我们有一些证据可以追踪。甚至可以想到我刚刚提到的那种,只有狮子和老虎 - 来自两个不同地区的两种不同物种 - 可以产生后代这一事实意味着它们的基因型必须足够相似才能使胚胎生存。我们认为这意味着这些大猫必须有一些共同的血统。


我们知道什么?

虽然它在很长一段时间内发生的生物需要比细菌或病毒更长的繁殖时间,但我们可以通过几种方式观察到进化是一种表演过程。如果一个有机体从一种形式发展到另一种形式,那么它之间就必须存在某种形式。好吧,尽管我们并不总是能够解决所有困难,但我们发现的化石常常帮助我们填补这些空白。例如,在恐龙和鸟类之间,我们发现了像始祖鸟这样的有羽毛的翅膀恐龙。


在生物体的性质上也存在一些奇怪的病例,这些病例是他们不需要生长的部分。一些蛇类和无腿蜥蜴保留了一个没有真正功能的骨盆带,开发中的海豚胚胎仍然开始生长后肢芽,一段时间后缩回,许多洞穴居住或穴居物种保留无功能的眼睛。存在使这些结构发生所需的遗传机制的事实存在,证明这些基因在生物体的历史中的某些点具有目的。


还有其他因素需要考虑。遗传证据经常显示一个物种与另一个物种之间相互之间无法再生的相似类型之间存在相当小的差异。事实上,遗传证据表明,各种各样的生物在共同的鲸鱼中有惊人数量的基因,人类,蝙蝠和猫都有相同的骨骼组成他们的前肢。但是,这进入了非常复杂的讨论和浑水。这篇文章真的只是为了给出一个概念的背景。在这里获取信息,按照您的意愿解释和思考,当然,还有许多关于该主题的其他重要信息来源。大规模的进化是否对你有意义,希望我们至少可以同意这些较小的变化过程是我们可以观察到的事情。到现在为止,我希望.



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