4生物进化的证据 - 生物学 - 2025

进化的证据包括一系列测试，以确认生物种群在一段时间内的变化过程。这一证据来自不同学科，从分子生物学到地质学。

在整个生物学历史上，设计了一系列理论来试图解释物种起源。第一个是固定主义者理论，由许多思想家提出，可追溯到亚里斯多德时代。根据这一思想体系，物种是独立创造的，自创造之初就没有改变。

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随后，发展了变革主义者理论，顾名思义，该理论暗示了物种随着时间的推移而发生的转变。根据转型主义者的说法，尽管物种是在单独的事件中创建的，但它们随着时间而改变。

最后，我们有了进化论，除了提出物种随时间变化的观点外，还考虑了共同起源。

这两个假设是由英国自然学家查尔斯·达尔文（Charles Darwin）组织的，得出的结论是，生物起源于祖先，与祖先非常不同，并且由共同祖先彼此联系。

在达尔文时代之前，主要使用固定主义者理论。在这种情况下，动物的适应被认为是出于特定目的的神智的创造。因此，鸟类有翅膀可以飞翔，而痣则有腿可以挖。

随着达尔文的到来，所有这些想法都被抛弃了，进化开始具有生物学意义。接下来，我们将解释支持进化并有助于排除固定性和转型主义的主要证据。

化石记录和古生物学

什么是化石？

化石一词来自拉丁语化石，意为“来自坑”或“来自地球”。从字面上看，这些有价值的片段代表了科学界宝贵的“回顾过去”。

化石可以是动物或植物（或其他活生物体）的遗骸，也可以是个体残留在表面的痕迹或痕迹。化石的典型例子是动物的坚硬部分，例如被地质过程转化为岩石的贝壳或骨头。

在注册表中也可以找到生物的“痕迹”，例如洞穴或痕迹。

在远古时代，化石被认为是一种非常奇特的岩石，它是由环境因素（无论是水还是风）塑造而成的，并且自发地类似于生物。

随着大量化石的迅速发现，很明显，这些化石不仅仅是岩石，而且化石被认为是存在于数百万年前的生物的遗体。

第一批化石代表着著名的“埃迪亚卡拉动物群”。这些化石可以追溯到大约6亿年前。

但是，大多数化石可追溯到大约5.5亿年前的寒武纪。实际上，这一时期的生物主要以巨大的形态创新为特征（例如，在Burguess页岩中发现的大量化石）。

为什么化石是进化的证据？

理所当然的是，化石记录-我们今天不再观察到的形状多样的大篷车，而且其中一些与现代物种极为相似-掩盖了固定主义者的理论。

尽管确实记录不完整，但是在某些非常特殊的情况下，我们发现一种形式与另一种形式之间的过渡形式（或中间阶段）。

鲸类的进化是记录中极为保守的一个例子。有一系列化石显示了这个世系随着时间的推移而逐渐发生的变化，从四足动物开始，到栖息在海洋中的巨大物种结束。

在埃及和巴基斯坦发现了化石，显示出令人难以置信的鲸鱼转变。

另一个代表现代生物分类进化的例子是化石记录，这些化石记录了当今马群的起源，它们来自像犬科动物一样大小的生物，并且有牙齿可供浏览。

同样，我们有非常特殊的代表化石，这些化石可能是四足动物的祖先，例如鱼鳞ost（Ichthyostega）-最早的两栖动物之一。

同源性：共同起源的证据

什么是同源性？

同源性是进化和生物科学中的关键概念。这个名词是由动物学家理查德·欧文（Richard Owen）创造的，他对它的定义如下：“同一种器官存在于不同动物中，无论其形式和功能如何。”

对于欧文来说，生物的结构或形态之间的相似性完全是由于它们对应于相同的计划或“芳香型”。

但是，此定义早于达尔文时代，因此，该术语仅用于描述。后来，随着达尔文思想的融合，“同源”一词有了新的解释上的细微差别，这种现象的原因是信息的连续性。

同源性不容易诊断。但是，有某些证据告诉研究人员他正面临一个同源案件。首先是要识别是否存在与结构空间位置有关的对应关系。

例如，在四足动物的上肢中，该组个体之间的骨骼关系是相同的。我们发现肱骨，其次是radius骨和尺骨。尽管可以修改结构，但是顺序是相同的。

是否所有相似性都相同？

实际上，并不是两个结构或过程之间的所有相似之处都可以被认为是同源的。还有其他现象导致两种生物在形态上彼此不相关。这些是进化趋同，并行性和逆向性。

进化收敛的经典例子是脊椎动物的眼睛和头足类的眼睛。尽管两种结构都具有相同的功能，但它们没有共同的起源（这两组人的共同祖先没有类似于眼睛的结构）。

因此，同源性和类似性状之间的区别对于建立生物群之间的关系至关重要，因为只有同源性性状可用于进行系统发育推断。

为什么同源性证明了进化？

同源性是物种共同起源的证明。回到四足动物的Quidrid（由手臂中的单个骨头，前臂中的两个骨头和指骨组成的成员）的例子，没有理由说明蝙蝠和鲸鱼应该共享这种模式。

达尔文本人在《物种起源》（1859年）中使用了这一论点，驳斥了物种被设计的观点。没有设计师（无论经验如何）都不会在飞行的生物和水生生物上使用相同的模式。

因此，我们可以得出这样的结论，即同源性是共同祖先的证据，并且在解释海洋生物体和另一个飞行生物体中的喹啉时存在的唯一合理的解释是，两者都是从已经具有这种结构的生物体进化而来的。

什么是分子同源性？

到目前为止，我们仅提及形态上的同源性。但是，分子水平的同源性也可以作为进化的证据。

最明显的分子同源性是遗传密码的存在。建立生物体所需的所有信息都可以在DNA中找到。这成为信使RNA分子，最终将其翻译成蛋白质。

信息以三个字母的代码或密码子（称为遗传密码）表示。尽管存在一种称为密码子使用偏倚的现象，其中某些物种更频繁地使用某些密码子，但是该代码对于生物是通用的。

如何验证遗传密码是通用的？如果我们从兔体内分离出合成高红蛋白的线粒体RNA并将其引入细菌中，则原核生物的机器能够解码该信息，尽管它不会自然产生血红蛋白。

其他分子同源性以在不同世系中普遍存在，时间上广泛分离的大量代谢途径为代表。例如，几乎所有生物体中都存在葡萄糖分解（糖酵解）的现象。

分子同源性教给我们什么？

关于代码为何具有通用性的最合逻辑的解释是历史性的意外。就像人类的语言一样，遗传密码是任意的。

没有理由应该使用术语“表”来指定表的物理对象。这对任何术语（房屋，椅子，计算机等）都适用。

因此，当我们看到一个人使用某个单词来指定一个对象时，这是因为他是从另一个人（他的父亲或母亲）那里学到的。这些反过来又是从别人那里学到的。也就是说，它意味着一个共同的祖先。

类似地，没有理由使缬氨酸由与此氨基酸缔合的一系列密码子编码。

一旦建立了二十种氨基酸的语言，它就会停滞不前。也许出于能源方面的原因，因为任何违反规范的行为都可能带来有害后果。

人工选择

人工选择是对自然选择过程性能的测试。实际上，家庭状况的变化在达尔文理论中至关重要，有关物种起源的第一章就是针对这种现象的。

人工选择的最著名案例是家养鸽子和狗。通过人类行动来选择性地从种群中选择某些变体的功能过程。因此，人类社会一直在生产我们今天看到的各种牲畜和植物。

例如，诸如牛的大小之类的特征可以迅速改变以增加肉的产量，母鸡产卵的数量以及牛奶的产量。

随着这一过程的迅速进行，我们可以在很短的时间内看到选择的效果。

自然种群中的自然选择

尽管进化被认为是耗时数千年甚至在某些情况下甚至数百万年的过程，但在某些物种中我们仍可以观察到进化的过程。

抗生素耐药性

在医学上很重要的一个例子就是对抗生素耐药性的演变。过度和不负责任地使用抗生素已导致耐药变体的增加。

例如，在1940年代，应用抗生素青霉素可以消除葡萄球菌的所有变体，从而抑制细胞壁的合成。

如今，几乎95％的金黄色葡萄球菌菌株对这种抗生素以及其他结构相似的细菌都有抗药性。

相同的概念适用于害虫对农药作用的抵抗力的演变。

蛾与工业革命

进化生物学中另一个非常流行的例子是Biston betularia蛾或白桦蝴蝶。该蛾在其颜色方面是多态的。工业革命对人类的影响导致人群等位基因频率的快速变化。

以前，飞蛾的主要颜色是浅色。随着革命的来临，污染达到了惊人的高水平，使白桦树皮变黑了。

随着这种变化，颜色较深的飞蛾开始在种群中增加频率，因为出于伪装的原因，它们对鸟类（它们的主要食肉动物）的吸引力较小。

人类活动已大大影响了许多其他物种的选择。

参考文献

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