[科普]「宏觀演化」與「微觀演化」是偽命題

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[科普]「宏觀演化」與「微觀演化」是偽命題

帖子 maltz » 2013-03-03, 05:22

有句話說:政治是高明的騙術。近代台灣最有名的政治騙術就是「台灣獨立」。中華民國本來就是獨立運作的完整政府,說「獨立」其實只是改國名、爭取更多邦交國而已。但說「獨立」比「改名」動聽,有悲情效果,更容易得到選票。

自己的專業不是政治,是生物化學。現在來談談一個(偽)科學界常見到的偽命題:「宏觀演化」與「微觀演化」。當相信世界是神創造的宗教信徒們不得不承認生物演化的事實,他們有兩種反應。第一種是天主教與開明基督教派的「神導演化論」。他們承認演化,但仍然是因為神的意願使得人類成為演化的結果,出現在世界上。第二種是基督教基本教義派的「宏觀演化」防線。他們認為演化是存在的,但這只限於在同一個物種中間演化的「微觀演化」(micro-evolution),而演化不能越過物種的界限,也就是「宏觀演化」(macro-evolution)。狗再怎麼演化都是狗,不會演化成貓。不同的物種仍然是神創造的。基本教義派中間的極端則更進一步主張《聖經》的每一個字都是絕對正確的,宇宙只有六千多年的歷史。他們對科學抱持巨大的敵意。不幸的是,海外的華人教會受到最後者的影響最大。

現在就來解釋為什麼「宏觀演化」與「微觀演化」是偽命題。

基因的改變是一代代累積的

生物體的差距來自基因與基因的表達。基因就是 DNA 裡面 ATCG 這一些含氮鹽基的排列組合。基因在世代相傳中產生變化,有來自染色體交換的變化,也可能來自突變。致癌物質也就是造成基因突變的物質。

基因的改變是一代代累積的,兩代之間的差別非常有限。譬如說我長得像我的母親,我的母親長得像我的外婆。但我不太像我的外婆,更不像外太婆,因為基因的差異會愈積愈多。而我和我的外婆好歹都是人類,我與我的外婆這兩代之間或許只有萬分之一,甚至更小的基因差別。但我與兩百代、兩萬代、兩百萬代之前的外婆比起來呢?

以數學表示,如果每一代的基因只有百萬分之一的改變,那麼一百萬代之後的基因改變累積還是很可觀的:

1.000001 ^ 1000000 = 2.7183 一百萬代之後,基因已經改了 271%,面目全非了。再講百分比已經沒有意義。
1.000001 ^ 10000000 = 22026 一千萬代之後,基因改了 2202600%。完全不一樣了。

今日人類的一世代平均是 25 年,一百萬代的人類需要兩千五百萬年。人類與兩千五百萬年前的祖先比起來,已經有很大的差異。更不用說兩億五千萬年前的祖先。小老鼠幾個月就是一代了,他們演化的速度也更快。最厲害的是繁殖能力驚人的細菌、病毒,大腸桿菌在我們的腸子裡每半小時就是一代。這也是為什麼現在世界上有這麼多對抗生素產生抵抗力的「超級病菌」,因為斬草不除根,春風吹又生,他們演化的速度實在很快。

图片

「物種」是觀察者的分類

我們可以把生物的演化看成一條條逆流的河。現在舉台灣的最高山玉山、最大河濁水溪、與大陸遊客喜歡參觀的日月潭一帶為例。生物的共同祖先可以看成濁水溪的最下游,隨著時間推進,物種的演化一路溯溪而上,演化的分支就是河川的支流。

我們可以把年代看成海拔高度。例如海拔 500 公尺是兩億年前,海拔 1000 公尺是一億年前,海拔 1500 公尺是今天。當我們在所有海拔 1500 公尺的河川觀察,每一條河就代表了今日我們所見的不同物種,如上圖中紫色的線。每個物種的基因與性狀特徵不同,可以看成每一條河兩岸生態景觀的不同。物種 1 與物種 2 很不一樣,就像狼和狗是不同的。

當我們溯溪而「下」,到達海拔 1000 公尺,也就是一億年前的紅線,我們發現到物種 1 與物種 2 匯流成物種 A。一億年前的物種 1 與物種 2 還沒有分家,他們擁有共同的祖先,就像狼和狗有共同的祖先。在這海拔一千公尺的高度,物種 A 既不像海拔 1500 公尺的物種 1,也不像海拔 1500 公尺的物種 2。一億年是很長的時間,基因產生的改變太大、太多了。

同樣的,我們在今日海拔 1500 公尺的高度再觀察到另外兩個物種,物種 3、物種 4。例如獅子與老虎。獅子與老虎在一億年前還是一個共同的祖先,物種 B,既不像今天的獅子,也不像今天的老虎。再向下追溯一億年,物種 A 與物種 B 又有相同的祖先,物種甲。物種甲是獅子、老虎、狗和狼的共同祖先。

當我們說物種 A 與物種 1 ,物種 A 與物種 2 很不一樣,把他們歸類成三個不同物種,但物種 A、物種 1、物種 2 的確是遠祖與遠孫的關係。只要基因能在世代之間變化,那麼相隔的時間愈久,基因累積的轉變也就愈大。能夠走出第一步,能夠從第 K 步走到第 K+1 步,那麼就能在時間的長河中一直走下去,從第一步走到第一千萬步、第一億步。

我和我的母親很像,是同一個物種。物種 1 的前一代和物種 1 差別很小,屬於同一個物種。物種 A 的後一代和物種 A 差別很小,也是同一個物種。但我們一路從物種 1 溯溪而下,再一路從物種 A 順溪而上,每跨一小步,都是同一個物種,那麼物種 A 與物種 1 的分界到底該畫在哪裡?在兩千三百四十五萬六千七百八十九年前嗎?同樣是每一代之間百萬分之一的差距,一小步一小步地跨,怎麼可能突然有條溝跨不過去?

物種到底是什麼呢?物種只是觀察者賦與的分類。在海拔 1500 公尺的高度,我們可以輕鬆地看出支流,一個個截然不同的物種。但當我們一旦開始「溯溪而下」,每一小步都是一點點的基因改變,小小的改變聚沙成塔,再黑白分明地隔開祖先與後代的「物種」已經沒有意義。「宏觀演化」與「微觀演化」只是相對大量與小量的基因差別,都是不停發生的演化。時間長了,看起來不一樣,觀察者就叫他們不同的物種;不同物種之間交配無法產生有生殖力的後代,也是彼此基因的差距過大所致。如此而已。

神創論者退守的「宏觀演化」防線根本不存在。當他們承認基因會在世代交替中變化,承認地球的歷史遠遠不只聖經上那些年代加起來的六千年,演化論就已經成立了。這樣一來,好像基本教義派必須相信宇宙只有六千年歷史了。

Bandit
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注册COLON 2013-04-01, 18:28

Re: [科普]「宏觀演化」與「微觀演化」是偽命題

帖子 Bandit » 2013-04-01, 21:01

M君,你好!没想到你是生物化学专业呢(生化,笑)。我想问,为什么海拔越低,物种反而越古老,这有什么说道吗?

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帖子 maltz » 2013-04-03, 02:24

Bandit 你好!
河流與等高線地圖只是一個比喻 (或許容易產生誤解), 本想用它來解釋演化的過程是連續與緩慢的.
海拔的高度和生物的年代沒有關係. 雖然說年代愈久應該埋得愈深, 但地殼的變動, 風化侵蝕等也可能讓很久以前的古老地層露出來.

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