物种是怎样产生的

传统上,生物学家都根据特定物种的特定历史来说明所观察到的有机体的解剖学特征.他们认为,不可思议的遗传突变和自然选择塑造了我们今天所看到的有机体并创造出生物的形式.突变被看作是双亲的遗传密码在后代身上的副本出现了“打印错误”,而且所有物种都以差不多不变的比率产生这种突变.随机变异所产生的绝大多数突变体在某些方面都存在缺陷,因而会被自然选择所淘汰.然而,随机突变不时地会偶然碰到使个体更适于生存和繁殖的遗传组合,这种个体又把它的突变基因遗传给子孙后代,而由这些后代所产生的许多后代取代了属于先前占主要地位的物种的那些个体.
有些研究人员,例如像R·道金斯 （RichardDawkins）,对这种解释十分满意.按照道金斯的观点,自然界就好像一个“盲种表匠”,它的试错法产生了生物圈的有序和多样性的全景.但其他许多人对此不太相信,例如M·丹顿 （Michael Denton）就问,随机过程是否能够创造出一种甚至其基本要素 （如蛋白质和基因）也比人类的智能更复杂的进化结果呢?能不能说诸如哺乳动物的大脑这种真正非常复杂的系统是偶然出现的呢?这种大脑中仅仅百分之一的通讯线路按类别组织起来,也比全世界整个通讯网络的通讯线路多.丹顿的结论是,被自然选择所影响的偶然突变能够很好地说明特定物种的变异,但几乎不能说明它们的连续变异.
怀疑达尔文关于物种进化的机制的适当性的一个理由是K·洛伦茨 （Konrad Lorenz）提出的.②洛伦茨说,尽管断言偶然突变和自然选择的原理在进化中起一定作用在形式上是正确的,但仅仅这种断言本身并不能说明事实.突变和自然选择可以说明特定物种内部的变异,但是在这颗行星上,生物进化可以利用的40亿年时间对通过随机过程从物种的原生动物祖先产生出今天这样复杂的和有序的有机体来说,可能是远远不够的.
数学家H·韦耳 （Hermann Weyl）在涉及这个问题时指出,作为生命基础的分子每一个都由大约100万个原子组成,所以原子的可能组合数是非常巨大的.另一方面,能够产生有效基因的原子组合数却是极为有限的,通过随机过程产生这种组合的可能性是微乎其微的.韦耳说,比较可能的解释是,某种选择过程一直在进行,一直在探索不同的可能性,而且在逐步探索从简单到复杂结构的途径.韦耳本人的意见是,“具有意象、理念、‘建构计划’性质的非物质因素”可能包含在生命的进化中.
科学界不接受这些猜测,因为它们具有目的论的味道.科学家们相信,自然界创造出自己的图样,而不是接受现成的图样.但是生命在有限的时间内已经不可思议地建立起复杂的结构,它是如何做到这一点的,到现在还没有令人满意的答案.不言而喻,认为我们这个行星一定受胎于来自外层空间的生命胚芽 （开尔文勋爵也持这种观点）,这已超出了科学可接受性的栅栏.
物种在其中进化的环境并不是一成不变的,这个事实解决了随机进化的问题.一度适合于居住的地方随着时间的推移可能变得不那么适合了,甚至可能威胁到某一物种的生存.为了继续生存,这个物种不得不修改它们的适应方式以有利于适应能更自然存活下来的小生境.不过,这样的修改可能是危险的.即使这个物种产生出使它们最终适于生活在更能自然存活的环境中的突变体,但在过渡期间它能达到这种环境而不冒不能适应和可能灭绝的危险吗?尽管生物圈环境不是固定不变的,但大量物种仍同我们在一起生活.显然,存活下来的物种解决了从一种类型的环境转换到另一种类型的环境的问题,但它们是怎样做到这一点的还没有弄清楚.
我们可以在“进化图景”的框架内来分析这个谜.设想一个像一张纸那样向两个方向伸展的水平面,这个平面并不完全平坦,有些地方有向上隆起的小丘,物种基因遗传中的每一个变种都沿平面的一个方向或另一个方向移动.隆起的小丘给这个图景增添了适应的因素,物种越适应它的环境,它在小丘上就攀登得越高,小丘的顶部代表最适应的点.
在稳定的环境中不会出现这种问题,物种能停留在它们自己的小丘上,并向小丘的顶部靠近.但是在变化着的图景中,从一个适应的顶峰向另一个适应的顶峰转移迟早是必要的；在一组条件下的真正适应可能变成在另一组条件下灭绝的原因.但是物种并没有把它们从正在消失的小丘引向另一个上升的和更加稳定的小丘的高架道路,如果它们要到达另一座小丘,它们必须下降到两丘之间的谷底.然而,在达尔文的进化论中,这是不允许的.随机突变可能会产生多种多样的突变体,它们中间不太适应的就会被自然选择所淘汰.然而,“适应”的突变体推动着物种沿它们当时所在的小丘向上攀登,因此物种不可能在适应的斜坡上“向下爬”,自然选择把它们束缚在它们当时所在的小丘上.