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美国科学院、美国医学科学院: 科学、进化与神创论 (晓实 译)
作者:USMedEdu
发表时间:2008-03-07
更新时间:2008-03-07
浏览:1025次
评论:0篇
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科学、进化与神创论

  美国科学院、美国医学科学院 著
  晓实 译

  (美国科学院出版社2008年1月出版)

  序言

  科学技术的进展对人类生活有深远的影响。在19世纪,大多数家庭都可能由
于疾病失去一个或更多的孩子。今天,在美国和其它发达国家,儿童死于疾病的
事情已经不多见了。我们每天都依赖应用科学的知识和方法创造的技术。我们日
常使用的计算机和移动电话,我们旅行乘坐的汽车和飞机,我们服用的药物,以
及我们吃的许多食物都部分是基于科研成果创造出来的。科学改善了我们的生活
标准,使人类能够飞入地球的轨道,登上月球,使我们以新的方式来思考自己和
宇宙。

  进化生物学一直是,而且将继续是现代科学的奠基石。这本小册子记载了进
化论的知识为人类福祉做出的一些重要贡献,包括预防和治疗人类疾病、开发新
的农业产品和进行工业创新等。广义说来,进化论是生物学中的基本概念,它既
研究过去的生命形态,也探讨今天的生物之间的相互关联和多样性。目前,生命
科学和医学研究的进展都很迅速,这主要归功于进化论知识中所蕴含的原则。这
些知识不仅通过研究日益增多的化石记录得到,现代生物学及分子生物学技术也
为进化的研究做出了同等重要的贡献。当然,像所有其它活跃的科学领域一样,
许多饶有兴趣的问题仍然有待回答,这本小册子也简要概括了针对这些问题的活
跃的研究领域。

  然而,民意调查表明,许多人仍然对生物进化的知识持有疑问。也许有人告
诉他们,有关进化的科学知识不完全、有谬误、或者有疑点。他们也许难以理解,
生物进化的自然过程怎么能够产生这样难以想象的精彩纷呈的生物群,从显微细
菌到鲸和红杉树,从珊瑚礁上的简单海绵体到能够思索这个行星上生物史的人类。
他们疑惑,如果接受进化论的话,是不是还可以继续坚持他们的宗教信仰。

  这本书针对这些问题而出版。它为那些对进化争端颇感困惑的人提供一个指
南。它指出生物进化在现代生物学中所扮演的角色,阐明为什么在公立学校的科
学课程中,只应该讲授以科学证据为基础的知识。对这本书感兴趣的读者可能包
括学校董事会成员、科学教师和其他教育方面的领导、决策者、法律学者、以及
本领域其他有志于为学生提供优质科学教育的人士。这本小书也是为了更广泛的
读者群编写的,包括那些希望更好地了解支持进化论的多线索证据,理解为什么
说进化论既是事实,又解释了地球生物多样性过程的高质量中小学学生、大学学
生、以及成人等。

  这本小书还在更广泛的基础上讨论了进化论的研究。它定义了科学界所理解
的“理论”。它显示进化论反映了科学的本质以及它如何有别于宗教。它说明为
什么科学界的压倒多数都接受进化论,认为它是现代生物学的基石。它陈示了有
些科学家和宗教团体的声明,对于他们来说,进化论和信仰为什么相互兼容。它
还阐明为什么在全国的公立学校里,不能用非科学的神创论(包括智能设计神创
论)代替进化论作为科学课程。

  《科学、进化及神创论》是美国科学院1984年首次颁布的出版物的第三版。
美国科学院是一个独立的科学家团体,其成员由科学家自己根据其在科学领域的
杰出贡献遴选出来。美国科学院自1863年起受国会委任,为联邦政府就科学技术
方面的问题提出咨询。鉴于进化论对生物学、物理学、医学和改善卫生保健等日
益增加的重要性,新的版本由美国科学院和美国医学科学院共同主持。美国医学
科学院作为美国科学院的附属机构创立于1970年,它提出有关生物医学、医学和
卫生保健方面的科学建议。

  自从这本小册子的前两个版本发表以后,进化生物学领域又有了显著的发展,
这个新版本加入了这些重要的进展。化石发掘继续为生物进化史提供新的引人注
目的证据。在分子生物学方面,我们得到了生物分子新的资料和知识,包括人类
的完整DNA序列。DNA测序法成为确立物种之间遗传关联的重要工具。DNA序列一
方面证实了化石证据,另一方面促进化石记录仍然不完整方面的进化研究。称为
进化发育生物学的一个全新领域已经出现,在这个科学分支里,科学家研究历史
进程里的遗传变化如何影响生物的形态和功能。生物进化的研究是人类现代科学
史上最为活跃,影响深远的努力之一。

  围绕着进化论的公众争端也发生了变化。在1980年代,许多反对在公立学校
讲授进化论的人支持这样的立法,即要求生物学教师在课堂里讨论“科学神创
论”。这种论调主张,化石记录和行星的地质学特征与地球及其生物只是在几千
年以前创造出来的信仰不相矛盾。主要的法庭案例——包括1987年最高法院的案
例——裁决,“特创科学”是宗教信仰,而不是科学研究的产物,不能在公立学
校里讲授,因为如果这样做的话,便把特殊的宗教观点强加在所有学生的头上了。

  自那以后,进化论的反对者另辟蹊径。有些人拥戴称为“智能设计”的观点,
这是一种新的神创论,主张生物结构过于复杂,不可能由自然机理进化产生。
2005年,宾西法尼亚州多佛(Dover)的重要法庭案例判决,在课堂里讲授智能
设计论违宪,原因与以前一样,它是基于宗教信仰而非科学。

  另一些人争辩说, 科学教师应该教给学生围绕进化论的各种“争端”。但
在科学界,关于进化是否发生没有任何争议。刚好相反,支持“变异的遗传”
(达尔文语)的证据汹涌澎湃,无可阻挡。自达尔文以后的一个半世纪以来,科
学家关于生物变异、遗传和自然选择的内在机理发现了许多精致的细节,并且证
明这些机理如何在时间的长河中导致生物变化。由于不可胜数的证据,科学家认
为进化的发生是具有最坚实基础的科学事实。生物学家也十分确信进化如何发生
的机理。

  这个出版物主要包括三个章节。第1章简要描述进化过程、科学的本质、以
及科学与宗教的区别。第2章更加详细地考查了许多不同的支持进化论的科学证
据,包括从各种不同领域得来的证据,例如天文学、古生物学、比较解剖学、分
子生物学、遗传学和人类学等。第3章考查了好几种神创论者的观点,包括智能
设计论,讨论了反对在公立学校的课堂里讲授神创论观点的科学及法律原因。我
们选择了一些常见问题附在书后。“进一步阅读材料”包括本书的参考文献,及
其它关于进化、科学的本质和宗教的出版物。

  正如《科学、进化及神创论》所清楚阐述的那样,进化证据与宗教信仰完全
兼容。科学和宗教以完全不同的方式认知世界。毫无必要地把它们置于对立的两
面,只会是两败俱伤,有损于人类更加美好的未来。

  Ralph J. Cicerone
  美国科学院院长
  Harvey V. Fineberg
  美国医学科学院院长
  Francisco J. Ayala
  编撰委员会主席

  第1章 进化及科学的本质

  支持生物进化的科学证据继续快速增长

  一个半世纪以来,科学家一直在不断地搜集证据,以加深和拓宽我们对生物
进化的事实和过程的了解。研究的方面不仅包括进化是怎么样发生的,还包括进
化仍然在怎样进行着。

  2004年,一组研究人员做出重大发现。在加拿大北部的海岛上,他们发现一
个四英尺长的动物化石,这个化石所具有的生物学特征介于鱼类和四足动物之间。
像我们所熟知的鱼一样,它拥有鳃、鳞、和鳍,它生命中的大部分时光也许是在
水里度过的。但它还有肺、灵活扭动的脖子、以及可以在浅水滩或陆地上支持身
体的强硬的鳍骨骼。

  迄今为止的植物及动物化石的科学研究,已经就这种动物的生存环境积累了
大量的证据。大约3亿7千5百万年以前,今天位于加拿大努那福特(Nunavut)地
区的埃尔斯米尔岛(Ellesmere),属于一片潺潺溪流纵横蜿蜒的广袤平原。水
域的岸上生长着树、蕨类、及其它古代植物,从而为细菌、真菌、以及依赖腐败
植被为生的简单动物创造了良好的生长环境。那时,陆地上还没有大型动物,但
海洋里拥有各种各样的鱼,有些鱼种以生长在淡水浅滩及沼泽里的动植物为生。

  古生物学家曾经发现过这种浅水鱼类的化石。它们的鳍骨比其它的鱼种更为
结实,也更为复杂。这样的骨骼也许有助于他们穿越被植物阻塞的通道,而且,
他们除了鳃以外,还有简单的肺。古生物学家还在较为年轻的沉积层里发现类似
鱼的动物化石,这种动物的部分时光也许是在陆地上度过的。它们被称为早期的
四足动物,他们的前后鳍都有所变化,类似于原初的四肢,他们还具有其它有助
于离开水域而生存的特征。但是,古生物学家还没有发现过浅水鱼和有肢动物之
间的过渡动物化石。

  发现这个新化石的研究小组由一本教科书得知,加拿大北部有大约3亿7千5
百万年以前积淀的沉积岩,这正是进化生物学预测浅水鱼向陆地过渡的时段。因
此,这个小组决定将研究重点放在加拿大北部。为了到达研究地点,研究人员必
须乘坐几个小时的飞机和直升机,而且,他们每年只能在降雪前的夏天工作两个
来月。在野外工作的第四个夏天,他们终于找到了预想中的化石。在一个山坡上
露出地面的岩层中,他们发掘出了被命名为“Tiktaalik”的动物化石。这是用
加拿大北部因纽特人的语言命名的,意思是“大淡水鱼”。“大淡水鱼”仍然拥
有许多鱼的特征,但它也具有早期四足动物的典型特征。更加重要的是,它的鳍
骨骼的构造类似于有肢动物的肢体,可以用来移动和支撑身体。

  一个多世纪以来的进化生物学的研究成果预测,两栖类、爬行类、恐龙、鸟
类、以及哺乳类动物的祖先,是大约3亿7千5百万年以前由海洋登陆的早期物种
之一。“大淡水鱼”的发现为这一预测提供了强有力的支持。确实,我们自己手
臂和腿的主要骨骼的整体构造与“大淡水鱼”的类似。

  “大淡水鱼”的发现,对于证实进化论的的预测当然非常重要,但它只不过
是每年众多发现中的一个例子罢了。这些发现不断地加深和拓宽我们对生物进化
论的科学理解。这些发现不仅来自古生物学的研究,他们还来自物理、化学、天
文学、以及生物学各个分支的研究。支持进化论的观察和实验结果汗牛充栋,绝
大多数的科学家对于进化是否发生过,或是否仍然在进行之中不再质疑,而只是
积极投身于进化过程的研究工作中。科学家们坚信,新的证据将像过去的150年
来一样,一如既往的支持进化论的基本构想。

  生物进化论是现代生物学的中心原则

  生物进化论的研究改变了我们对地球上生命的理解。地球上为什么有如此之
多不同的生物?地球上所有的生物如何构成一个完整的进化体系?进化论为我们
提供了科学的解释。它告诉我们,为什么有些外貌迥然的生物实际上有亲缘关系,
而有些外貌相似的生物却在进化树上遥遥相望。它为我们解释,人类是怎样在地
球上出现的,我们作为人种与其它哪些生物在进化上密切相连。它为我们揭示,
不同的人群之间有什么样的关系,我们是如何得到这些不同的特性的。它使我们
能够找到新的有效的途径,保护自己免受进化中的细菌和病毒的不断侵犯。

  生物进化是指生物在多世代繁衍中的特性改变。在本世纪初遗传学开始发源
以前,生物学家对于从亲本至后代的特性的遗传原理一无所知。遗传学的研究表
明,可遗传的特性来自DNA,而DNA 从一个世代被传递到下一个世代。DNA含有称
为基因的片段,基因指导蛋白质的合成,而蛋白质则为细胞的生长和各种功能所
需要。基因还负责调节和控制单细胞的卵子发育成多细胞的生物体。因此,DNA
负责生物的形体和功能的延绵不绝的永世繁衍。

  然而,后代并不永远和亲本一模一样。在任何一个物种里——包括人类——
绝大多数生物个体都或多或少有些遗传特性的变异。在采取有性生殖的物种里,
每个亲本为后代提供一半的遗传信息,在精子细胞和卵子细胞融合后,后代从他
的亲本得到完整的遗传信息。两个亲本的DNA在后代的生物体内以新的方式结合
在一起。而且,在有性生殖和无性生殖的生物体(如细菌)中,DNA的世代传递
会引起称为“突变”的变化。

  当生物体里的DNA发生突变以后,有几种可能的情况。突变可能导致对生物
体有害的特性变化,使得它和种群里的其他个体相比较,生存机会降低,或者产
生后代的机会降低。另一种可能是,突变对个体的生存或生殖没有任何影响。或
者,新的突变可能产生一个有益的特性,它使个体能够更好的利用环境资源,从
而提高生存和产生后代的能力。例如,一条鱼的鳍也许会稍有变化,而这种变化
有助于它更容易通过浅水滩(就像“大淡水鱼”的祖先一样);一只昆虫也许会
获得不同于其他个体的颜色,使其更难于被捕食它的动物发现;或者一只苍蝇的
翅膀样式或求偶行为与众不同,使得它能够更加成功地吸引配偶。

  如果突变提高个体的存活率,那么,这个个体有可能比群体内的其他个体产
生更多的后代。如果其后代继承了该突变,那么,具有有益特性的个体数量将一
代代地递增下去。这样,在时间的长河中,这个有益特性——以及决定此有益特
性的遗传物质DNA——将在这个生物种群里日益繁荣。与此相反,拥有不利甚或
有害突变的个体不大可能把它们的DNA传递给未来的世代,而由此突变导致的特
性将趋于日益稀少,或最终从种群里消亡。简而言之,进化是指在连续繁衍的世
代里,由个体组成的种群里的可遗传特性的变化。进化是指种群的进化,单独的
个体是不能进化的。

  具有有益特性的个体的繁殖优势被称为“自然选择”,因为大自然“选择”
提高个体生存繁殖能力的特性。如果个体的突变特性降低它的生存繁殖能力,自
然选择还会降低此特性在种群里的分布。人工选择的过程与此相似,但这个过程
里的选择主体是人,而不是自然环境。人设法使动物或植物与理想的特性交配,
并加以选择。由于人工选择,我们才有了今天的各种家养动物,例如不同品种的
狗、猫和马等,以及植物,例如玫瑰花、郁金香、玉米等。

  进化在生物种群里导致无分巨细的变化

  进化生物学家在物种以内和物种之间都发现某些结构、生化过程和途径、以
及行为具有高度的稳定性。有些物种在数百万年的时间里,身体结构很少发生明
显的变化。在DNA分子水平上,有些控制对于细胞功能至关重要的生化反应的基
因,在即使关系遥远的物种之间都很少变化。

  然而,在不同的时间坐标上,自然选择也能够产生迥然相异的进化效果。在
仅仅几个世代的区间以内(或者,根据某些文献的记载,甚至在一个世代以内),
进化在个体内产生小规模的微进化改变。例如,许多致病细菌进化出更好的抵抗
抗生素的能力。如果一个细菌的遗传变异提高它忍受抗生素的能力,这个细菌将
得以生存,并产生更多的自身拷贝,而其它无抵抗能力的细菌则被抗生素杀死。
当导致肺结核、脑膜炎、葡萄球菌感染、性传播疾病以及其它疾病的细菌对日益
增多的抗生素产生抗性时,我们则面临着严峻的挑战。

  微进化的另一个例子来自生活在特立尼达岛上Aripo河中的虹鳉(一种色彩
艳丽的胎生小鱼)。生活在河流里的虹鳉无分大小年龄都被大个头的鱼捕食,而
生活在河流上游小溪里的虹鳉只是小个头鱼的捕食对象,小个头捕食者当然只能
吞食年幼的小虹鳉。河里的虹鳉成熟更快,个头更小,比溪里的虹鳉产生更多的
小个体后代,因为具有这种特性的虹鳉比大个头虹鳉更易于躲避捕食者。当把河
里的虹鳉置于原本没有虹鳉种群存在的小溪以后,它们在大约20代以后就进化出
了溪里虹鳉的特性。

  需要多长的时间产生1000个世代?每100万年可能产生多少代?

   1代 1000代 每100万年总代数
  细菌 1小时到1天 1000小时(42天)到2.7年 87亿到3亿7千零40万
  宠物:狗/猫 2年 2000年 50万
  人 22年 22000年 45000


  遗传变化在进化过程中的长期累积能够产生新型的生物体,包括新的物种。
当物种以内的亚群长时期地进行亚群内交配时,通常就会形成新的物种。比如说,
物种以内的某个亚群由于地理分隔而与该物种的其他群体分开,或者,某个亚群
采用与种内其他个体不同的方式利用资源。当亚群内的个体相互交配时,与种内
其余个体相比较不同的遗传特性就得以积累起来。如果这种生殖分离长期持续下
去,该亚群内的个体可能不会对原初种群个体的求偶行为或其它信号做出反应。
最后,遗传差异积累到一定程度后,不同亚群之间的个体即使进行交配,也无法
产生可存活的后代。通过这种方式,现存物种能够持续不断的“萌生”新的物种。

  在悠悠的进化长河中,新物种的不断形成能够产生与它们的祖先迥然相异的
生物体。虽然,每一个新物种都与产生它们的物种相似,但延绵不断的新物种的
形成将使它们与祖先的差异越来越大。当新的进化变异使得一个群体有能力占领
新的栖息地,或者以新的方式利用现有的资源时,这种与祖先的趋异性将会变得
异常剧烈。

  现在,让我们来看一下有肢动物登陆以后四足动物继续进化的例子吧。当新
的植物种进化出来并覆盖地表以后,具有能够利用这种新的生存环境的特性的四
足动物随之进化产生。早期的四足动物是两栖类,它们在陆地上度过部分时光,
但它们仍然在水里或潮湿的环境里产卵。大约3亿4千万年以前具有羊膜的卵进化
产生,其结构具有坚硬的外壳以及附加的隔膜,使得胚胎能够在干燥的环境下生
存。这是爬行类动物进化史上的关键步骤之一。

  早期的爬行类分裂成好几个主要的谱系。一个谱系产生爬行动物,包括恐龙,
还产生鸟类。另一个谱系产生哺乳动物,那大约是在2 亿到2亿5千万年以前。

  从爬行类到哺乳动物的进化过渡在化石记录中有非常详细地记载。根据进化
过程而排列起来的化石形体拥有逐渐增大的大脑,更加特异化的感官,下巴和牙
齿适于更加有效地摄食和咀嚼,四肢逐步地由身体的侧面移向下面,雌性生殖器
官能够越来越好地支持胎儿的体内发育和营养。哺乳动物中许多生物学上的新颖
性恐怕都与热血的进化有关,与冷血的爬行类祖先相比较,这个特性使得哺乳动
物能够在更大的温度范围内更为积极地活动。

  然后,在6千万至8千万年以前,一群称为灵长类的哺乳动物首次出现在化石
记录中。这些哺乳动物的手脚有抓物的能力,眼睛正对前方,大脑更为发达复杂。
这就是进化出古代和现代人类的谱系。

  科学家根据经验证据解释自然现象

  过去两个世纪以来,对进化论日渐加深的理解为科学的工作方式提供了无以
比拟的实例。科学知识和理解的积累来自于观察和解释的相互作用。科学家通过
观察自然世界和实验活动来积累信息。然后,根据实验和其它观察所得到的数据,
他们对所研究的系统做出解释,指出该系统在一般情况下是如何工作的。他们在
不同的条件下做进一步的观察和实验,对他们的解释加以验证。其他科学家对该
观察结果加以独立的证实,并进行进一步的研究,结果可能产生更加复杂的解释,
并对未来的观察和实验做出预测。通过这种途径,科学家对于自然界的特殊现象
不断地达到更加精确,更加全面的解释。

  在科学的领域里,任何解释都必须基于自然发生的现象。自然动因原则上是
可重复的,因此,能够由其他人加以独立的验证。如果解释是基于某种自然现象
以外的主观意志,科学家既无法证实这种解释,也没有反驳的基础。任何科学的
解释必须是可检验的,那就是说,必须能够找到可能的观察结果支持它,同时,
还必须能够找到可能的观察结果来反驳它。一项解释的提出必须能够据此找到潜
在的反驳它的观察证据,不然的话,这项解释无法进行科学的检验。

  由于观察和解释相互依赖,共同成长,因此,科学是一项积累性的活动。可
重复的观察和实验产生的解释,日益精确和全面地描述自然现象,而这些解释又
反过来建议新的观察和实验,其结果可以用来进一步验证和扩充解释。这样,由
于下一代科学家通常利用新技术,对他们前辈的工作结果加以修正、改进、和扩
展,科学的解释随着时间的推移而日益复杂精确,涉及面也日益宽广。

  在科学的领域里,我们不可能绝对肯定地证明某种解释是完美无缺、无须修
正了。有些科学家提出的解释,后来被进一步的观察或实验证明是错误的。新的
科学仪器可能提供更为精确的观察数据,以证明现有的解释是不充分的。新的概
念导致的解释可能指出旧有的解释并不完全或者有所缺陷。我们过去所接受的许
多科学的概念,现在发现不是十分精确,或者只适用于有限的领域。

  尽管如此,许多科学的解释已经被相当彻底地检验过了,新的观察结果或新
的实验分析不大可能对它们做出重大改变。科学家们已经广为接受这些解释,认
为它们实事求是地说明了自然世界。物质的原子结构、以基因为基础的遗传、血
液循环、行星运动的引力作用、通过自然选择的生物进化过程只是浩如烟海的科
学解释中的少数几例,所有这些科学解释早就以无可抵抗、无可辩驳的力量所证
实了。

  科学并不是唯一的认知和理解的方式。但科学的认知方式不同于其它的方式
在于,它依赖于经验证据以及可检验的解释。由于生物进化论所解释的自然现象
也是宗教界所关注的中心,包括生物多样性的起源,尤其是人类的起源,因此,
自从查尔斯?达尔文和阿尔弗雷德?罗素?华莱士在1858年首次清楚的表述以后,
进化论一直是人类社会争议的中心。
  进化证据与宗教信仰并行不悖

  今天,众多的宗教派别承认生物进化在地球数十亿年的历史进程中,产生了
我们所熟知的生物多样性。许多宗教团体还发表声明,指出进化论与他们所信仰
的教义并行不悖。科学家和神学家都挥笔行文,动情地阐述过他们对宇宙史、对
地球上的生命史的敬畏和惊叹,指出他们不认为对于上帝的信仰和进化的证据之
间有任何冲突。那些拒绝接受进化论的宗教派别,通常倾向于对宗教教义的文字
作严格的字面上的解释。

  科学和宗教基于人类经历的不同方面。在科学领域里,解释必须以观察自然
世界得到的证据为基础。如果科学的观察和实验与现存的解释相冲突,那么,该
解释最终必须加以修正,甚至完全放弃。与此相反,宗教信仰并不仅仅以经验的
证据为后盾,也不一定会由于相悖的证据而改变,而且通常涉及超自然的力量或
实体。由于超自然的实体不属于自然世界,科学无法对其进行研究。从这个意义
上来说,科学与宗教是平行的,他们以不同的方式关注人类对于外部世界的认知。
把科学与宗教置于相互冲突的困境中,并因此导致激烈的论战实在是风马牛不相
及。

  宗教社团言论摘录

  许多宗教派别和宗教领袖个人发表声明,承认进化的发生,并且指出进化和
信仰并不冲突。

  “在有关人类起源的进化论与上帝乃造物主的教条之间没有矛盾。”——基
督教长老会

  “学生对进化论的无知将严重危害他们对世界和自然法则的理解,用‘科学
的’面目给他们介绍其他学说将使他们对科学的方法和标准产生错误的概念。”
——美国犹太教教士中心协会

  “在他的教皇通谕《Humani Generis》(1950)中, 我的前任庇护十二世
已经肯定,只要我们不丧失某种固定的信念,在进化论和有关人类及其使命的信
仰教条之间没有冲突……今天,在该通谕发表半个多世纪以后,有些新的发现引
导我们承认进化不仅仅是假说。实际上,在不同的科学领域一系列的发现之后,
这个理论不可思议地对研究人员的心灵产生愈来愈大的影响。这些独立研究的结
果综合起来——既不是预先计划,也不是有意为之——构建了对该理论极为有益
的重要论点。”——教皇保罗二世,给教皇科学院的信,1996年10月22日。

  “我们,下面签名的,来自许多不同传统的基督教牧师相信,《圣经》的永
恒的真理与现代科学的发现可以和睦地共处。我们相信进化论是科学的基本事实,
它经受住了严格的检验,人类许多丰富的知识和成就都建筑在这个理论之上。拒
绝这个事实,或者认为它只不过是‘许多假说中的一种’,是对科学无知的蓄意
容忍,而且将把这种无知传递给我们的后代。我们相信,能够进行批判性思维的
大脑就是上帝给予我们的珍贵礼物之一,拒绝充分使用这个礼物就是拒绝造物主
的意愿……我们敦促学校董事会成员肯定进化论教学是人类知识的重要部分,并
因此维护科学课程的完整性。我们要求,把科学作为科学来对待,把宗教作为宗
教来对待,这是两种不同形式的相互补充的真理。”——“牧师公开信”,由1
万多名基督教牧师签名。详情参见
http://www.butler.edu/clergyproject/clergy_project.htm。

  科学家言论摘录

  科学家,像其他职业的人员一样,关于宗教和宇宙超自然力量或实体的作用
持有迥然不同的立场。有些人持有称为科学至上主义的观点,这种观点认为,科
学方法这一样东西就足以揭开宇宙的所有秘密。另一些人持有称为自然神论的观
点,这种观点断定,上帝创造所有的事物并启动宇宙的运行,但现在不再积极地
干预自然现象。许多科学家都信仰上帝或者是原动力的提供者,或者是现宇宙的
活跃力量,但他们都动情地撰文描述过信仰。

  “神创论者不可避免地在科学还没有解释,或者他们断言科学无法解释的地
方寻找上帝。大多数信仰宗教的科学家在科学已经理解,已经解释过的地方寻找
上帝。”——肯尼思·米勒,布朗大学生物学教授,《寻找达尔文的上帝:一名
科学家搜寻上帝与宗教之间的通性》一书的作者。引言出自访谈录
http://www.actionbioscience.org/evolution/miller.html。

  “我认为,作为一名严谨的科学家,信仰关注我们每一个人的上帝,这二者
之间没有矛盾。科学的使命是探索自然。上帝的使命在于精神世界,这是一个无
法用科学的语言和工具探索的领域。我们必须使用心灵、头脑和灵魂等。”——
弗朗西斯·柯林斯,人类基因组计划主任,美国国立卫生研究院人类基因组研究
所主任。引言摘自他的书《上帝的语言:一名科学家提供信仰的证据》第6页。

  “我们关于宇宙的科学知识……为信仰上帝的人们提供一个非凡的机会反思
他们的信仰。”——乔治·科因神父,天主教牧师,梵蒂冈天文台前主任。引言
摘自在棕榈滩大西洋大学(Palm Beach Atlantic University)的谈话,“科学
不需要上帝吗,或者需要?一名天主教科学家看进化论,”2006年1月31日。参
见http://chem.tufts.edu/AnswersInScience/Coyne-Evolution.htm。

第2章 生物进化论的证据

  许多科学分支都为进化论提供佐证

  各种各样的证据都为科学地了解生物进化论做出了贡献。有些证据早在19世
纪或以前就为科学家所熟知,例如早就灭绝的动物的化石和物种的地理分布等。
另外一些证据直到20世纪和21世纪才可能得到,例如DNA序列的比较。

  进化论的证据不止是来源于生物学,还来源于历史上和现代的其它学科的研
究,比如说人类学、天体物理学、化学、地质学、物理学、数学、以及其它的科
学分支,包括行为和社会科学等。天体物理学和地质学已经证明,地球的年龄足
以通过生物进化产生我们今天所见到的物种。物理学和化学测定年代的技术为进
化历史中的关键事件打上了时间标记。其他物种的研究揭示,物种之间的延续性
不仅以物质形式体现,行为也同样具有延续性。人类学的研究为人类的起源提供
了新的见解,使我们更好地了解生物学和社会人文因素之间的相互作用,这些人
文因素是指人类行为及社会体系的总和。

  像所有其他活跃的科学领域一样,许多问题仍然有待于回答。生物学家仍在
坚持不竭地继续研究生物之间的进化关系、影响生物形态和功能的遗传变异、生
物对于地球物理环境的影响、智能和社会行为的进化、以及其它许多引人入胜的
课题。但在所有这些研究中,他们就发生过并正在继续发生的进化的某些问题寻
求“如何发生”,而不是“是否发生”的答案。他们通过研究进一步阐明进化过
程中变化的机理,以及变化的后果。

  科学家在过去的几个世纪里不辞辛劳地撰写了一部引人注目的鸿篇巨制,生
物进化论就是其中的一部分。这个故事始于宇宙、太阳系、和地球的形成,这些
事件产生了适于生命进化的条件。毋庸讳言,关于这个行星上的生命起源问题仍
然谜团重重,但毫无疑问,生命的出现启动了生物进化的历程隆隆向前,直至今
天。今天,通过研究控制进化变异的遗传过程,科学家们正在向这部鸿篇巨制里
添加新的篇章。

  宇宙、银河系、太阳系的起源提供了地球上生命进化必需的条件

  地球在宇宙中的位置在20世纪变化不小,和它在16世纪及17世纪所遭遇的命
运相差无几。那时,哥白尼提出是太阳,而不是地球构成那时候所谓的宇宙中心,
并就此引起轩然大波。在1920年代,架设在洛杉矶郊外威尔逊山天文台的一架新
望远镜发现,那些跨越苍穹的夜空中四处分散的许多微弱的光点,并不是银河系
的的星云。它们都代表不同的星系,每一个星系都包括数以十亿计的星球。通过
研究这些星球发射的光线,天体物理学家发现另一个令人震惊的结论:这些星系
正在向不同的方向四散后退,也就是说,宇宙正在膨胀。

  根据这个观察结果,比利时天文学家、罗马天主教会牧师乔治?勒梅特首先
提出假说,宇宙的起源始于“宇宙大爆炸”。根据这个假说,宇宙里所有的能量
和物质最初是被压缩在一个体积无限小、物质无限密集、温度无限高的物体里,
这个物体被称为奇异点(singularity),科学家对此所知甚少。然后,宇宙开
始膨胀。在膨胀的过程中,宇宙逐渐冷却下来,一直冷却到构成今天的物质的基
本粒子变得稳定。宇宙大爆炸的发生以及自那以后所经历的时间,暗示深层空间
的物质应该具有一定的温度,以地面为基地的微波射电望远镜证实了这一预测。
后来在卫星上的观察进一步表明,宇宙微波背景辐射的性质与宇宙大爆炸假说所
预测的一模一样。

  随着宇宙的膨胀,其中的物质被引力或其它不太清楚的方式集中起来,形成
后来变为星系的巨大结构。在这些结构之内,小得多的物质团块坍缩在一起,形
成气体和尘埃的螺旋星云。当单个星云中心的物质被引力压缩到足够的程度以后,
星云中的氢原子开始核聚变形成氦原子,并发射可见光及其它辐射,这就是恒星
的起源。

  天体物理学家还发现有些恒星的中部形成扁平的旋转物质盘。这种圆盘中的
气体和尘埃能够聚集成小颗粒,小颗粒能够形成称为小行星体的更大的结构。计
算机模拟表明,小行星体能够聚结在一起形成围绕恒星旋转的行星和其它物体
(例如卫星和小行星)。我们自己的太阳系大概就是这样形成的。通过仔细的测
量,我们还在银河系的其它部分发现围绕恒星运转的大行星。这些结果表明,在
我们的银河系中,数以十亿计的行星围绕着更多的恒星运转。

  天体物理学家和地质学家设计了多种方法测量宇宙、银河系、太阳系、以及
我们的地球的年龄。通过测量星系之间的距离和分离速度,天文学家能够计算出
来宇宙大爆炸是在多久以前发生的。日益精确的测量方法表明,宇宙的年龄大约
是140亿年。另一种估计宇宙年龄的方法,是测量由大爆炸留下的宇宙微波背景
辐射,也产生了相似的结果。其它的观察和计算结果表明,我们的星系在大爆炸
的几亿年以后就开始形成了,因此,银河系的年龄几乎和宇宙一样的古老。

  我们的太阳系于更近的年代在银河系里形成。陨石是形成太阳系的残余物质,
测量陨石中的放射性元素表明,我们的行星大约于45到46 亿年以前形成。地球
形成以后受到小行星和彗星的不断撞击,使地球的表面融化。最近的计算表明,
有一个撞击地球的物体像火星一样大,它溅起来的物质在环绕地球的轨道上聚结
形成今天的月球。从月球上带回来的物质中,最古老的岩石经测定年龄为44到45
亿年。地球上发现的最古老的固体物质是锆石晶体,大约于44亿年以前形成。年
龄为35亿年以上的岩石在地球上的各个大陆均有发现。

  地球形成十亿年以后出现生命

  最古老的化石证据表明,地球史的绝大多数时段都伴随有生命的存在。澳大
利亚西部的古生物学家发现,称为叠层石的沉积岩层可能是由于34亿年前的细菌
活动造成的,蓝绿藻的化石已经证明有差不多35亿年的年龄。其它的化学证据提
示,生命的起源可能更早,大概在地球表面冷却后几亿年就开始了。

  弄清楚生命如何开始是既令人兴奋,又具有挑战性的科学难题。迄今为止,
所发现的最古老的生命形态的化石是35亿年。试图模拟早期生物形成的条件非常
困难,因为我们不十分清楚早期地球上的化学和物理特点。尽管如此,研究人员
还是提出了自我复制生物体如何形成并开始进化的假说,而且,他们在实验室里
检验了这些假说。虽然没有一个假说得到大家的一致认同,但科学家还是在这些
基本问题上取得了进展。

  自从1950年代以来,数以百计的人工实验的证据表明,地球上最简单的化合
物,包括水和火山喷发的气体,能够通过化学反应形成构建生命的分子材料,包
括聚合形成蛋白质、DNA、以及细胞膜的各种生物分子。来自外层空间的陨石也
含有某些这一类的化学分子,天文学家通过射电望远镜在星际空间也发现许多这
一类的分子。

  生命的起源有三个必要条件。首先,许多能够自我复制的化学分子聚集在一
起。第二,这些分子集合体的复制品必须展示变异,以便有些集合体能够更好的
利用环境资源和抵抗环境压力。第三,这种变异必须能够继承下去,这样的话,
有些变异体在合适的环境条件下将占有数量优势。

  迄今为止,我们还不知道哪些分子的组合首先满足这些条件,但通过一种称
为RNA分子(核糖核酸)的研究,科学家向我们展示了这一过程可能的工作原理。
研究人员最近发现,有些RNA分子能够极大的促进某些化学反应的速率,包括部
分其它RNA分子的复制。如果一种化学分子,比如说RNA,能够自我复制(也许借
助于其它分子),它就能够形成非常简单的生命基础。如果这种自我复制体被包
装在化学囊泡或者膜里面,它们则可能形成“原生细胞”,也就是原始细胞的早
期版本。这些分子里发生的结构变化将导致变异,例如,使其在某一特定环境中
复制速率加快。这样,自然选择就开始工作了,为具有分子结构优势的原生细胞
创造机会以提高其复杂性。

  为生命起源构建一个令人信服的假说,我们首先必须回答许多问题。迄今为
止,研究生命起源的科学家仍然不知道哪一组化学物质是自我复制的先驱。即使
我们能够在实验室里由简单的化合物创造生命细胞,也无法证明在几十亿年前的
早期地球上,我们的自然母亲走过了同样的道路。无论如何,像所有其它的自然
现象一样,生命的化学起源的基本原则,及其过程中令人信服的化学细节,都必
须通过科学的研究加以阐明。以往的科学史表明,即使貌似坚不可摧的科学难题,
比如生命的起源,也可能由于理论的进展、新型仪器的发展、以及新事实的发现
等而柳暗花明。

  化石记录详细记载了进化过程

  19世纪初叶,博物学家发现层层叠叠的沉积岩中的化石具有一定的排列顺序。
在沉积岩中,年代更为久远的物质沉积得更深,更接近沉积岩的底部,而更为近
期的沉积物位于上面一些。当然,这也不是绝对的,更古老的岩石有时位于年轻
岩石之上,那是由于地壳大规模巨变导致的。

  与当代生物密切相似的化石出现于相对年轻的沉积物中,而与当代生物差距
较大的化石位于更古老的沉积物中。根据这些观察,许多博物学家认为生物随着
时间而变化,其中包括查尔斯·达尔文的祖父。但是,达尔文和阿尔弗雷德·罗
素·华莱士第一个指出自然选择是推动进化的动力,或者被达尔文称之为“变异
的遗传”(decent with modification)。

  达尔文于1859年发表《物种起源》时,古生物学还是一门新兴的科学领域。
地质史上许多年代的沉积岩要么是鲜为人知,要么是还没有充分研究。达尔文公
开自己的理论以前,花了近20年的时间搜集支持论点的证据,他也仔细考虑了支
持论点的证据不充分的问题,比如说那个时代的化石记录不完全,缺少有些主要
生物群体之间的过渡化石等。

  从那时起的一个半世纪以来,古生物学家发现了很多达尔文时代所未知的过
渡型生物。在各种各样的考古点,在年龄为5 亿4千万到6亿3千5百万年之间的沉
积石里发现了软体多细胞生物的痕迹。在更早的沉积物里发现的化石痕迹表明,
蠕虫样的生物可能早在10亿年以前就存在了。其中有一些生物很可能是单细胞生
物和硬体生物之间的过渡型,前者是地球生命史开始的20亿年或更长的时间里唯
一的居民,而后者从5 亿4千万年以前开始大量出现于化石记录中。而且,在此
期间出现的许多生物都是过渡型生物,它们连接早期的软体生物和某些主要的进
化谱系,例如一直繁衍到今天的鱼类、节肢动物、和软体动物等。

  正如本书开始时所述,“大淡水鱼”是鱼类和生活在陆地上的早期四足动物
之间的重要过渡型。大约3亿3千万年前的化石记载了早期四足动物至大型两栖类
的进化历程。从2亿3千万年前的岩石中发掘出来的保存完好的骨架显示,恐龙是
从爬行类的谱系进化而来。始祖鸟是长期以来众所周知的过渡类型,这是一个年
龄为1亿5千5百万年的化石,它具有小型恐龙的骨架,但同时又有羽毛和翅膀。
在中国境内发掘出了更多的类鸟化石,年龄大约为1亿1千万年,这些化石的尾巴
更小,并有带爪的肢体。更为晚些的化石记录揭示了很多现代生物的进化轨迹,
例如鲸、象、犰狳、马、和人类等。

  相同的结构和行为通常由共同的祖先进化而来

  今天,生活在地球上的每一个物种都属于自己的进化谱系,也就是说,是由
原有的物种产生的,而那个原有的物种又是从原有的物种产生的,循环往复,推
至远古。对于今天生存的任意两个物种来说,它们的进化谱系都能够回溯到二者
的交汇之处。在那个交叉点上,就是这两个现代物种的最近的共同祖先物种。
(有时,共同祖先物种又被称为共同祖先,但这个名词有可能意味着一群生物,
而不是单一的祖先。)比如说,人类和黑猩猩的共同祖先是生活在大约600至700
万年以前的一个物种,而人类和河豚的共同祖先是4亿多年以前生活在海洋里的
一种古代鱼。

  因此,人类不是黑猩猩或今天生活的任一种猿类的后裔,而是来自一个已经
不再存在的物种。人类也不是今天生活的鱼类的后裔,而是来自于转变为早期四
足动物的鱼种。

  如果两个物种的共同祖先生活在相对较近的地质年代,那么,和具有更为遥
远的共同祖先的两个物种比较,它们会有更多的相同的物理特征和社会行为。因
此,人类和黑猩猩相比较,比和鱼相比较有更多的相似性。不过,所有的生物都
或多或少地有些共同特性,因为他们在过去的某个时间点上总是具有共同的祖先。
比如,根据累积的化石和分子生物学证据,人类、牛、鲸、和蝙蝠等的共同祖先
很可能是生活在大约1亿年以前的小型哺乳动物。该共同祖先的后裔经历了很多
重要的变化,但它们的骨骼仍然非常相似。有一位作者写道,黄牛漫行于陆地,
鲸鱼潜游于海洋,蝙蝠翱翔于天空,它们的骨骼构造细节虽然相异,但它们亲如
一家,骨骼的总体构造何其相似乃尔!

  进化生物学家把来自共同祖先的相似结构称为“同源性”。比较解剖学家不
仅研究骨骼结构的同源性,还研究身体其他部分的同源性,由它们之间的相似程
度决定进化关系。采用同样的方法,其他生物学家研究不同生物之间的不同器官
的功能的相似性、胚胎发育的相似性或行为的相似性等等。这些研究结果为进化
途径提供了证据,把今天的生物同它们的共同祖先联系起来。然后,通过观察化
石记录,我们则能够检验基于这些证据所提出的假说。

  有时,不同的进化谱系独立进化出相似的结构,称为“类似”结构,它们看
起来像同源性,却是由相同的环境产生,而不是来自共同的祖先。例如,海豚属
于水栖哺乳类,它们是在过去5千万年的历史进程中,由陆地哺乳类进化产生的。
从进化意义上来看,海豚距鱼之遥远与老鼠和人类无异。但它们进化出了流线型
的身体,与鱼、鲨鱼、甚至和早已灭绝的称为鱼龙的恐龙的身体极为相似。来自
很多生物学分支的这类证据使得进化生物学家能够辨别,物理结构和行为的相似
性究竟是来自共同的祖先,还是对相似的环境压力独立做出的同样反应。

  许多植物和动物的地理分布都是进化的结果

  地球上生命的多样性令人眼花缭乱。数以百万计的物种生活在地上、地下、
和空中,每一个物种都在自己的生态环境或小生境内悠然自得。有些物种,像人
类、狗、和老鼠等能够在迥然相异的环境中生存。有些生物却是极端地专门化了。
有一种真菌只能在一种甲虫鞘翅的背面生存,而这个特定的甲虫物种只存在于法
国南部的某些岩洞里。有一种果蝇幼虫(Drosophila carcinophila)只在一种
陆地蟹的第三对颚足片下面的特异化的沟槽里发育,而这种蟹只存在于加勒比海
岛。

  生物进化论的发生不仅能够解释多样性,而且能够说明它的地理分布。比如,
让我们来考虑一下夏威夷岛上果蝇类的情况吧。属于果蝇属(Drosophila)和与
其密切有关的花果蝇属(Scaptomyza)的500多个果蝇种都只为夏威夷所特有。
这些夏威夷种占全世界所有果蝇的大约四分之一,比地球上任何一个同样面积的
地方都要多得多。为什么这么多不同种的果蝇独独青睐夏威夷这块宝地呢?

  答案就在夏威夷的地质史和生物史之中。夏威夷群岛由海洋中的火山顶部形
成,从来没有与任何大陆相连接过。从地球内部喷出的熔岩使地壳加热,当太平
洋构造板块移过这个“热点”时则形成群岛。最年轻的岛屿最高,更古老的岛屿
则被逐渐侵蚀掉,最终沉降于水面之下。这个岛屿链中最古老的陆地是库雷环礁
岛(Kure Atoll),大约3千万年以前从太平洋中升起,而最年轻的岛屿夏威夷
“大岛”只有50万年的历史,并且仍然有大量的火山活动在进行中。

  夏威夷群岛原本一片荒凉贫瘠,岛上所有的土生植物和动物——就是那些
1200年到1600年以前人类上岛之前就存在的物种——都是通过空气或水体从周围
的大陆和遥远的岛屿登岛的生物的后裔。就夏威夷的果蝇类而言,不同来源的证
据,尤其是来自DNA的证据表明,所有的土生果蝇和花果蝇种都是一个祖先物种
的后裔,该物种几百万年以前就占据了夏威夷群岛。

  这些最初的开拓者所遇到的条件对快速的物种形成极为有利。随着成群的果
蝇占领具有不同的海拔、降水量、土壤和植物等的栖息地,单个的物种不断地作
为母种产生很多的新物种。除此以外,小群的果蝇——有的时候也许就一只受过
精的雌蝇——不断地飞到,或者被携带到其它的岛上,在那儿产生新的物种。许
多新物种能够在岛上占领的小生境在大陆上早就被其它物种捷足先登了。例如,
许多夏威夷果蝇类在地上腐败的树叶上产卵,在大陆,这样的生态环境早就被昆
虫或其它生物占领了,但在夏威夷群岛上,这种小生境几乎完全是虚位以待。

  生活在北美和南美洲的哺乳动物提供了又一个很好的实例,来说明进化对物
种分布的影响。在哺乳动物进化的早期,这两块大陆连接在一起形成一个大得多
的陆地。大陆的分裂导致北美和南美的分离,在那以后,他们各自的哺乳动物向
不同的方向进化。在南美洲进化的哺乳动物根据化石记录包括现代动物群食蚁类、
树栖类、负鼠类、犰狳类等。在北美洲也进化出许多的物种,其中包括马、蝙蝠、
狼、以及剑齿虎(saber-toothed cat)等。在那以后,大约300万年以前,由于
地球构造板块的移动,北美和南美大陆又重新连接起来。起源于南美洲的哺乳动
物向北方迁移,比如犰狳类、豪猪类、以及负鼠类等。同时,很多种北美洲的哺
乳动物也最终穿越巴拿马地峡而落户南方,包括鹿、浣熊、美洲狮、熊、和狗等。

  分子生物学证实并扩展了由其它证据得到的结论

  尽管对生命的分子基础几乎是一无所知,查尔斯·达尔文及19世纪的其他生
物学家仍然得出了进化的结论。在那以后,详细考查生物分子结构的能力,为我
们关于进化的机理和历史进程提供了全新的证据。新的证据完全证实了由化石记
录、物种的地理分布、以及其它形式的证据做出的一般结论。除此以外,它还关
于物种之间的进化关系和进化机理,提供了丰富的新型证据。

  在无性生殖的生物里,DNA直接从母本至后代一代一代地传递下去,而在有
性生殖的生物里,DNA的传递通过携带DNA的精子和卵子细胞的融合进行。正如前
所述,DNA的核苷序列在世代的传递过程中会发生突变;如果这些变异产生有利
特性,新的DNA序列则有可能在多世代的繁衍中在种群里扩散。对生物特性没有
影响的中性突变,可能通过DNA的世代传递在种群里维持下去。其结果是,DNA保
留着过去遗传变异的纪录,包括那些决定进化适应性的变异。

  通过比较两种生物的DNA序列,生物学家能够揭示自它们从共同的祖先分道
扬镳以来所发生的遗传变异。如果两个物种拥有较为近期的共同祖先,那么,与
两个拥有遥远的共同祖先的物种相比较,它们之间的DNA序列更为相似。例如,
人类的DNA序列在不同的个体和种群之间的差异很小,与黑猩猩DNA序列的平均差
异也只有几个百分比,表明我们有相对近期的共同祖先。但是,人类DNA序列与
狒狒、鼠、鸡、河豚DNA序列的差异越来越大,表明我们和这些生物的进化距离
越来越大。比较人类和苍蝇、蠕虫、及植物的DNA序列时发现甚至更大的差别。
但不管从共同祖先分支以后经历了多长的时间,DNA序列的相似性在所有的物种
里都存在。在某些基因里,甚至人类和细菌的DNA序列都具有一定的相似性,这
些相似性决定了具有相似功能的分子结构。因此,生物进化告诉我们,为什么通
过其它生物的研究,我们能够了解对于人类生命至关重要的生化过程。实际上,
今天大部分的生物医学研究都是基于所有生物的共同属性。

  分子生物学的贡献远远不止弄清楚生物之间的进化关系。它还能够揭示在漫
长的进化历程里,遗传变异如何在生物里产生新的特性。比如说,分子生物学家
一直在研究一种调节蛋白的功能,该蛋白在生物受精卵的发育过程中,能够开启
或关闭细胞里其它基因的表达。这些蛋白质的结构、这些蛋白与DNA结合的区域、
最近发现甚至小型RNA分子的微小变化,都可能对生物个体的组织和功能发育产
生剧烈的影响。这一类的变化可能决定进化历程中某些主要的创新事件的发生,
例如早期四足动物鳍到肢体的转变。更加重要的是,非常相似的调节蛋白组在迥
然不同的生物如苍蝇、鼠、和人类里都存在,尽管它们与共同祖先的距离已经是
数百万年之遥。DNA的证据向我们提示,控制生命形态的基本机理在多细胞生物
的进化之前或之间早已确立,自那以后高度保守,变化甚少。

  生物进化解释了人类发源的历史

  本书中已经讨论过的所有证据都指向同样的结论,人类由灵长类祖先进化而
来。在19世纪,人类和猿拥有共同的祖先是一个全新的概念,在达尔文时代和以
后许多年一直是激烈辩论的主题。但是今天,科学界不再怀疑人类和其它所有灵
长类之间有密切的进化关系。利用研究其它物种进化时所用过的同样的科学方法
和工具,研究人员积累了大量的,并且仍然与日俱增的化石和无可争辩的分子生
物学证据,它们都清楚地表明,驱动地球上所有其它生命进化的动力,也同样驱
动着人类特性的生物进化。

  根据DNA序列比较的相似程度,人类和黑猩猩的共同祖先生活在大约600至
700万年前的非洲。从这个祖先物种至现代人类的进化树上还有一些分支,代表
后来已经灭绝的一些种群或物种。在历史上的不同时期,地球上似乎还生活过好
几种类人物种。

  大约410万年以前,非洲出现了一个物种,古生物学家把它命名为南方古猿
属(Australopithecus)。(该属的一个物种首先在非洲南部发现,但在非洲东
部也发现了其它化石,包括一个3岁女性几乎完整的骨骼化石。)这个属的成年
大脑和现代猿的体积一样(根据头盖骨化石的体积记载),从它的短腿和上肢的
特点看来,它生命中的部分时间似乎喜欢爬树。但南方古猿属也像人类一样直立
步行。最早的南方古猿属物种留下的脚印已经被发现,该脚印被凝固的火山灰高
度清晰地保留下来。

  大约230万年以前,最早的人属物种在非洲进化出来,所有的现代人种都属
于这个属。这个最早的种被称为能人(Homo habilis)。根据200万年前的头盖
骨的测定,它的平均大脑体积比早些的南方古猿属要大大约50%。最早的石器出
现于大约260万年以前。

  大约180万年以前,一个更加进化的人种直立人(Homo erectus)出现了。
这个人种从非洲蔓延到欧亚大陆。以后的化石记录包括人属中其它种的骸骨遗迹。
一般说来,更近期的人种的大脑都比早些种的大脑体积更大。

  现有证据表明,身体和大脑的体积都和我们一样的解剖学上的现代人智人
(Homo sapiens),是由更早的人种在非洲进化产生的。现代人已知的最早化石
还不到20万年的历史。这个组的成员分散于整个非洲,以后,又逐渐蔓延到亚洲、
澳洲、欧洲、和美洲,取代了早些时候已经在全球某些地区生活的其他人类的种
群。


第3章 神创论者的观点

  神创论者的观点拒绝科学的发现和方法

  那些鼓吹总称为“神创论”,最近又称为“智能设计神创论”的人们实际上
持有各种不同的观念。广义地说,“神创论者”是指那些拒绝对已知宇宙作出自
然的科学解释,而相信超自然实体的特别创造的人。形形色色的神创论的宗旨并
不是信仰上帝,正如前所述,许多信仰者以及很多主流的宗教派别都接受科学发
现,接受进化论。神创论也不一定代表对《圣经》进行字面释义的基督教。有些
非基督教的宗教信仰者同样企图取代科学,用他们超自然的宗教教义来解释自然
现象。

  在美国,各种面目的神创论通常是由规模不大的政治利益团体所鼓吹的。这
些团体通常由活跃的原教旨主义者组成,他们相信,唯一只有超自然的实体能够
解释宇宙的自然变化,和地球上生命的生物多样性。但即使这样的神创论者的观
点也彼此冲突。有一种称为“年轻地球说”的神创论者相信圣经对宇宙和地球起
源的解释,它们只是在几千年以前产生的。这种形式的神创论的拥戴者们相信,
包括人类在内的所有生物都是在短暂的时间里创造出来的,创造伊始就基本上具
有今天存在的样子。另一批称为“古老地球说”的神创论者接受地球年龄非常古
老的事实,但拒绝接受有关生物进化的其它科学发现。

  没有任何科学证据支持这些观点。与之相反,如前所述,各种独立的证据表
明地球的年龄是大约45亿年,宇宙的年龄大约是140亿年。否定估计这些年龄的
证据不仅意味着否定生物进化论,同时也否定了现代物理学、化学、天体物理学、
和地质学的基石。

  有些神创论者相信,一场世界范围的大洪水能够解释今天地球的形状和化石
的分布。但这种主张也与科学的观察和证据相冲突。如果相信地球的沉积物及其
中的化石是在短期内积淀起来的,这与众所周知的沉积过程不相符合。而且,在
那样短的时间内,也不可能拥有在地球最高峰的顶部积淀沉积物所需要的水量。

  神创论者有时指责化石记录不完整,宣称这就是表明生命自产生起就具有现
代形态的证据。但这种论调完全无视于过去两个世纪以来,古生物学家和其他生
物学家积累了丰富而且极为详细的进化史记录,而且,这些记录还在与日俱增。
古生物学家的研究已经填补了查尔斯?达尔文时代缺失的许多化石记录。所谓化
石记录“百孔千疮”,进化论无所依赖的断言只不过是一派胡言。实际上,今天
的古生物学家关于沉积物年龄的知识已经足以使他们预测,在什么地方能够找到
特异的重要过渡型化石,就像“大淡水鱼”和现代人类祖先的发现一样。研究人
员还利用新的技术,例如X射线断层成像(CT)技术,探索精细骨骼化石的内部
结构和构成。无论是科学文献还是通俗媒体,常常都有令人激动的发现新化石的
报道。

  化石记录另一个令人信服的特点就是它的连贯一致性。我们知道,恐龙是6
千5百万年前灭绝的,人类的出现只是过去几百万年之间的事情,而地球上从来
没有发现过一例恐龙与人类在一起的化石。在2亿2千多万年的沉积物中,也从来
没有发现过哺乳类的化石。所有神创论者指出的这种关系似乎紊乱甚或颠倒的沉
积物中,科学家都已经清楚地证明,这种颠倒是由于地质岩层的折叠使得有些地
层折到上面或下面所致。在化石记录中,只含有单细胞生物化石的沉积物,比既
含有单细胞,又含有多细胞生物遗迹的沉积物出现得要早。地球沉积物中化石出
现的顺序确定无疑地表明进化的发生。

  神创论者有时争辩说,进化的概念只能是假说,因为“从来没有人看见过进
化的发生”。这种诡辩只不过清楚地揭示,有些神创论者对科学推理的重要特征
一无所知。科学结论并不局限于直接的观察,而是通常依赖于推论,也就是对观
察得到的结果进行推理。即使在围绕地球旋转的宇宙飞船上,科学家也不可能直
接看见地球围绕太阳旋转。他们依赖大量的独立证据推断出来,太阳是太阳系的
中心。直到最近开发出极为强大的显微镜以前,科学家一直观察不到原子的结构,
但自然物质的表现使物质的原子本质成为无可怀疑的事实。在使用足够强大的显
微镜观察到病毒结构以前很多年,科学家就已经假设了病毒的存在。

  因此,在许多科学领域,科学家虽然没有直接观察到有些物质(例如基因和
原子)或现象(例如地球围绕太阳旋转),但它们已经是确立无疑的事实。科学
家通过观察和实验证据间接地证明这些物质或现象。进化论也是如此。实际上,
从这本书里可以看到,进化科学是通过科学推理而深刻理解自然现象的最佳实例
之一。

  没有人看见进化发生的这种诡辩,进一步无视无可争辩的证据都在证明进化
已经发生和正在继续。流感病毒每年发生变化,忍耐抗生素的菌株不断出现,这
些都是进化动力的产物。进化正在继续的另一个例子是抵抗各种杀虫剂的蚊子的
出现,这使得非洲和世界其它地方的疟疾有卷土重来之势。自达尔文时代以来发
现的大量过渡型化石,揭示了物种如何地不断产生新的物种,并因此使身体形状
和功能发生迅速变化。当然,进化中的许多特殊过程也可能直接观察到。科学家
用微生物和其它典型系统直接测试进化假说也不是绝无仅有的。

  神创论者拒绝接受科学的事实,部分是由于他们排斥从自然过程中得到的证
据,因为它们与《圣经》发生冲突。但是,科学无法测试超自然的可能性。对于
持有年轻地球说的神创论者来说,不管有多少经验证据表明地球的年龄有几十亿
年,都不大可能改变他们的看法,那就是即使上帝使地球不过看起来似乎很古老,
这个世界实际上仍然很年轻。由于这种诉诸超自然的力量无法用科学探索的规则
和方法来检验,它们不属于科学的范畴。

  “智能设计”神创论没有科学证据的支持

  一个新的神创论流派的某些成员暂时放弃了太阳系、银河系、和宇宙是否有
几十亿年还是只有几千年历史的问题。但这些神创论者异口同声地主张,自然界
的宇宙和生物显示出“智能设计”的证据。他们争辩说,有些生物学结构太过复
杂,它们不可能通过随机突变和自然选择的过程进化出来,并把此现象称之为
“不可简化的复杂性”。根据进化论之前早已存在的神学论点,他们宣称生物必
须像设计捕鼠器或时钟一样被设计出来,也就是说,为了使设备正常地工作,所
有零件都必须同时存在。如果有一个零件缺失或者改变,设备则无法正常地工作。
支持智能设计的神创论者认为,由于“简单的”生物学结构如细菌鞭毛都如此复
杂,通过随机突变同时产生鞭毛的所有成分的几率无穷小。根据这种看法,更为
复杂的生物学结构(例如脊椎动物的眼睛)或功能(例如免疫系统)不可能通过
自然过程来产生,因此必须是由超自然的智能设计师创造的。

  然而,现代生物学的发现驳斥了智能设计神创论者的观点。生物学家研究了
所有被断言为设计产物的生物学系统,证明它们如何能够通过自然过程产生。以
细菌的鞭毛为例,没有一种鞭毛普遍存在于所有的鞭毛细菌里。鞭毛的种类精彩
纷呈,有些简单,有些复杂,很多细菌还没有鞭毛帮助它们运动。因此,这些细
菌细胞膜里面的某些成分很可能就是各种鞭毛蛋白质的前体。除此以外,有些细
菌通过分泌蛋白质对其它细胞注射毒素,这些蛋白质的分子结构与鞭毛上的蛋白
质极为相似。这种相似表明进化上的同源性,分泌蛋白质的组织结构的任何变化
就可能作为向鞭毛蛋白进化的基础。因此,鞭毛蛋白质并不具有“不可简化的复
杂性”。

  进化生物学家还证明,非常复杂的生化机理,比如凝血过程或哺乳类的免疫
反应,如何能通过简单的前体系统进化出来。就凝血过程而言,通过今天生活的
生物(例如鱼、爬行动物、和鸟)证实,哺乳类的有些凝血成分存在于这些早期
生物里,是从这些前体传递下来的。哺乳类的凝血系统是在这些早期前体的基础
上进化构建起来的。

  现存的生物学系统也能够获得新的功能。比如说,一个特异系统在细胞里也
许负责某种功能,后来,通过进化过程它又被用于不同的目的。Hox基因是现存
系统通过进化获得新的功能的最佳实例。分子生物学家发现,生物系统获得新功
能一种非常重要的机理是基因复制。细胞分裂时频繁地复制某些DNA片段,其结
果是细胞拥有多拷贝的某些基因。如果这些多拷贝基因遗传给后代,那么,其中
的一个拷贝能够服务于细胞的原初的功能,而另外的拷贝则能够积累变化,最终
形成新的功能。很多细胞过程的生化机理都有明显的证据表明,它们来自于进化
史上某些DNA区域的复制。

  面目纷呈的典型的神创论观点不仅缺乏科学的内涵,它们还由于以假二分法
为基础而流于荒谬。就算他们否定进化的论据是正确的,那也不能因此确立神创
论者们的断言。完全可能还有其它不同的解释存在。打个比方说,如果没有证据
表明外面在下雨,你不能因此就得出结论说外面一定是阳光灿烂。其它的情况也
是可能的。科学要求为假说提出可检验的证据,而不仅仅是向辩论的对方挑战。
智能设计论无法通过实际经验来检验,因此它不属于科学概念的范畴。

  神创论者有时候断言,由于科学家在生物进化论中的既得利益,他们不愿意
考虑其它的可能性。这种宣称同样误解了科学。科学家持续不断地通过实验观察
来检验理论,在科学界认可的任何科学期刊里发表研究论文之前,把他们的概念、
证据和结论提交给同行批评审查。任何观察结果的解释漏洞都可能成为追踪研究
的热点,因为那很可能代表重要的新学科,或表明现有假说或理论存在缺陷。历
史上向现行理论挑战的科学家比比皆是,他们就某些自然现象提出新的证据,并
做出更加全面的解释。科学家之间虽然是合作的,但也是相互竞争的。如果一名
科学家无视相反的证据坚持己见,另一名科学家就会迫不及待地重复有关实验,
发表不同的证据。如果生物进化论有严重缺陷,许多科学家都会争先恐后地首先
发表更加完善的可检验的假说,以在青史永留芳名。科学文献中没有与进化论相
悖的可行理论这一事实,并不是因为什么既得利益或者言论限制,而是由于进化
论一直并继续得到坚如磐石的证据的支持。

  科学潜在的实用性也要求我们毫无保留地欢迎新理论。如果通过把沉积岩
(石油和天然气的储藏之地)的形成解释为由一场大洪水导致,石油地质学家因
此能够找到更多的油气储藏,他们当然会举双手欢迎这种解释,但他们并不这样。
与此相反,石油地质学家和其他地质学家的观点一致,即沉积岩是由几十亿年的
地球历史产生的。确实,石油地质学家一直是辨别沉积化石的先锋,这些化石通
过数百万年的历史在蜿蜒的河流、三角洲、海岸沙滩和珊瑚礁这样的环境里形成。

  神创论者们的论点逆转科学的方法。他们从一个不可能改变的解释起步,也
就是超自然的力量创造了生物和地球系统,而拒绝科学的基本要素,也就是假说
必须限于可检验的对自然的解释。他们的信仰无法通过科学的手段检验、修正或
否定,因此与科学的方法毫不相干。

  在公共教育系统忽视进化论并强调非科学的对象危及科学培养

  神创论的立场虽然缺乏科学证据,有些鼓吹者仍然坚持不懈地强烈要求,在
科学的课堂里与进化论一起讲授各种神创论,或者用神创论取代进化论。许多教
师受到来自决策层、学校管理层、家长和学生的巨大压力,要求忽视或取消进化
论的教学。其结果是,许多美国学生丧失了现代科学知识和理论的教育机会,而
这种教育对他们关于自己的人生和我们整体的未来做出明智理性的决定是不可或
缺的。

  不管他们以后从事何种职业,想要在今天这样科学技术高度发达的社会里获
得成功,所有的学生都需要打下坚实的科学基础。今天,许多迅速发展的高薪工
作岗位都需要清楚地了解科学的基本概念、应用和本质。如果想要对公共政策作
出精明睿智的决定,人们必须了解这些政策是否得到科学证据的支持,或者这些
证据是否通过颠扑不破的科学方法和原理获得的。学习进化论就是一种非常有效
的途径,它不仅帮助学生了解这一科学知识宝库中的基石理论,还帮助他们理解
科学的本质、方法和局限性。

  由于科学在现代生活的所有方面的重要性,科学课程不应该受到非科学对象
的侵犯。在科学课堂里讲授神创论混淆了科学与非科学之间的界限。它违反了科
学教育的基本宗旨,把高级科学教育的目的束之高阁。

  法院案例摘录

  1925年的约翰·斯科普斯(John Scopes)案例探讨了田纳西州一条法律的
合法性,这条法律禁止在公立学校讲授“任何有悖于《圣经》中关于人之神创的
理论”。自那以后,好几个法庭案例都审查了把神创论观点引入教学的法律问题。
好几个法院判例都裁决,各种面目的神创论,包括智能设计神创论,都属于宗教
而非科学,因此把它们引入公立学校的科学课堂是违宪的。这些案例包括1987年
最高法院 的爱德华兹对阿奎拉德(Edwards v. Aguillard)一案,以及更近期
的2005年联邦地方法院(宾西法尼亚中部)的奇兹米勒对多佛学区(Kitsmiller
v. Dover Area School District)一案。下面的引言摘自3个最显著的案例。

  美国最高法院,艾帕孙对阿肯色州(Epperson v. Arkansas),1968年

  “我们的民主政府,州立的和联邦的,必须对宗教的理论、信条及实践等事
物保持中立。它不能对任何宗教或非宗教拥护者表示敌意,它不能资助、鼓励或
促进一种宗教或宗教理论,而因此反对另一种,甚至包括交战对方的宗教。”

  美国最高法院,爱德华兹对阿奎拉德(Edwards v. Aguillard),1987年

  “(要求与进化论一起在公立学校讲授‘神创科学’的路易斯安那州‘神创
法案’的)主要目的是改变公立学校的科学课程,为完全拒绝进化论基本事实的
特殊宗教信条提供宣传优势。因此,该法案的提出要么是为了促进实施特殊宗教
教义的神创科学理论,要么是为了禁止某些宗教派别反对的科学理论的教学。无
论如何,该法案违反第一修正案。”

  宾西法尼亚中部地方法院,奇兹米勒对多佛学区(Kitsmiller v. Dover
Area School District),2005年

  “我们认为智能设计论不属于科学,由于它没能在同行审议的期刊里发表,
没能参与研究和检验,没能得到科学界的认可,因此不能被判定为正确的,广为
接受的科学理论。就我们所知,智能设计论以神学而不是科学为基础……进一步,
智能设计论的支持者试图避免科学的审查,我们认定它经受不了科学的审查。但
它采取的策略是提倡进化论的争端,而不是智能设计论自己,应该在科学课堂里
讲授。这种策略的最佳解释是缺乏坦诚,最坏解释是散布谣言。智能设计论运动
的目的不是鼓励批判性思维,而是煽动一场旨在以智能设计论取代进化论的革
命。”

  美国法律并不禁止在公立学校里作为一个学科论及或学习宗教,比如说,神
创论可以在一个比较宗教学的课堂里讨论。但是,作为公务员,公立学校的教师
必须对宗教保持中立,也就是说,他们既不能促进,也不能约束宗教实践。如果
允许在公立学校里讨论智能设计神创论,那么,印度教、伊斯兰教、土著印第安
人教及其它非基督教的神创论观点,以及那些与科学兼容的主流宗教观点都应该
在课堂里讨论。由于美国的宪法禁止联邦政府与宗教的牵涉,利用公共资金为所
有学生讲授一种宗教或者其中的一部分是不合适的。而且,在这样的课堂里即使
讲授这些观点也是不合适的,因为它们不是科学的观点。

  第4章 结论

  科学及以科学为基础的技术改变了现代人类的生活。它们卓有成效地改善了
我们的生活水准、公共福利、健康状况和安全条件等。它们改变了我们关于宇宙
的概念,使我们重新思考自己,用新的目光来看待我们周围的世界。

  生物进化论是现代科学中最重要的理论之一。许多不同领域的科学研究都为
进化论提供了大量的支持证据。它是现代生物学各分支的基础,包括生物医学,
在其它许多科学和工程领域都有广泛的应用潜力。

  作为个人和整体社会,我们现在做出的决定将对我们的子孙后代有深远的影
响。我们需要保护地球上的植物、动物和自然环境等,但我们怎样才能维持此需
要和其他社会紧迫问题之间的平衡?为了后代的幸福着想,我们应该改变使用矿
物燃料和其他自然资源的习惯吗?我们应该在何种程度上应用分子生物学方面的
新知识去改变生物的性状?

  不仔细地考虑生物进化论,我们无法明智地回答任何一个问题。人们需要理
解生物进化论,了解它在广义的科学范畴里面所扮演的角色,清楚它在今天某些
最为紧迫的社会、文化和政治争端里面至关重要的作用。

  科学技术广泛深入现代社会的各个方面,学生越来越需要对于科学的基本概
念、应用和本质得到健全的教育。由于进化论一直并将继续是生物医学和生命科
学的基石,帮助学生知道和理解进化论方面的科学证据、机理和涵义是高级科学
教育必不可少的。

  科学与宗教是迥然不同的认知过程。毫无必要地把它们置于对立的两面,只
会是两败俱伤,有损于人类更加美好的未来。


进化论与医学:征服新的传染疾病

  2002年下半年,中国境内有数百人感染了一种未知病菌,并因此患急性肺炎
而病倒。这种疾病被命名为“严重急性呼吸道综合症,”或SARS。该疾病迅速传
播到越南、香港和加拿大,并导致数百人死亡。2003年3月,加州大学旧金山分
校的一个研究小组得到一份从SARS病体组织分离出来的病毒样品。他们利用一种
称为DNA微阵列的新技术,24小时之内就得到了鉴定结果。这个病毒属于一组特
定的病毒,是一个前所未知的新成员。这个鉴定结果由其他研究人员通过不同的
技术所证实。研究人员立即开始了血液检测方面的工作,以鉴定感染人员以便隔
离。同时,关于疾病治疗、防止病毒感染的疫苗的研究工作也立即展开。

  进化方面的知识在SARS病毒的鉴定过程中至关重要。该病毒的遗传信息与其
它病毒的相似,因为他们都是从同样的病毒进化而来的。而且,关于SARS病毒进
化历程的知识给科学家提供了关于此疾病的重要信息,例如病毒是如何传播的。
了解人类病原体的进化起源对于未来也非常重要,因为现存的感染因子以后会进
化产生新的更加危险的病原体。

  进化论与农业:小麦的驯化

  如果人类很好地理解了自然界所发生的现象,则通常能够更好地控制它,并
用它来服务于新的目的。小麦的驯化就是例子之一。

  通过从不同的考古位点搜集种子,并分析他们在长期的历史进程中的性状变
化,科学家们提出人类如何在历史上改变小麦的假说。在大约1万1千年以前,中
东人开始栽种植物以获取粮食,而不是完全依赖于搜集或猎取野生动植物。这些
早期种植者开始储存具有优良性状的植物的种子,并在下一个生长季节播种。通
过这种“人工选择”,他们创造了大量特别适于农业种植的作物。例如,通过许
多代人的努力,种植者改变了野生小麦的特性,使得小麦种子成熟后仍然留在植
株上,而且很容易把它们和外壳分离开来。在随后的几千年间,世界各地的居民
用类似的进化变异的方法,把其它许多野生动植物转化成我们今天所依赖的农作
物和家养动物。

  近年来,植物学家开始用小麦与来自中东及其它地区的野生亲缘杂交。利用
这些杂交体,他们培育出了对于干旱、高温和虫害抗性增强的小麦品种。最近,
分子生物学家从植物DNA 中鉴别出各种与优良性状有关的基因,以便把这些基因
引入其它的作物中。这些进展有赖于对进化的了解,以便分析植物之间的关系,
寻找能够用来改善作物的性状。

  进化论与工业:自然选择原理的应用

  自然选择的原理在生物学以外的许多领域都得到应用。例如,化学家利用自
然选择的原理开发具有特殊功能的新的化学分子。首先,他们利用化工技术从现
有的分子合成一些衍生物。然后,测定这些衍生物中所需要的功能。那些具有最
佳功能的衍生物被挑选出来,并用来合成新的衍生物。重复循环这一选择过程,
最终可得到特殊功能显著增强的化学分子。使用这种技术产生的生化酶,能够高
效率地把玉米秆和其它农业废物转化成乙醇。

  进化论是理论还是事实?

  二者都是。但为了回答这个问题,我们需要更加深入地探讨一下“理论”和
“事实”的涵义。

  在日常生活中,“理论”通常是指直觉或者猜测。当人们说,“我有个理论
来解释这到底是怎么回事儿,”他们通常从支离破碎或模棱两可的证据中做出结
论。

  理论的科学定义和这个词在日常生活中的意思差别很大。它是指对于自然界
某一现象的全面解释,这种解释由大量的经验证据所支持。

  许多科学的理论坚如磐石,不大可能被任何新的证据所撼动。比如说,不可
能会有新的证据证明地球不是围绕着太阳旋转(日心说),或者生物体不是由细
胞组成(细胞学说),物质不是由原子组成,或者地球表面不是被分割成在地质
年代里移动的固体板块(板块构造理论)等。就像这些犹如基石的科学理论一样,
进化论被无以数计的观察结果和实验数据所支持,所证实,科学家们坚信,新的
证据不可能推翻进化论的基本构想。然而,像所有的科学理论一样,随着新的科
学领域的出现,随着新技术使得以前不可能进行的观察和实验变为现实,进化论
也将不断地加以完善。

  科学理论最重要的性质之一,就是它能够对还没有观察到的自然事件或现象
作出预测。比如,万有引力理论预测了物体在月球和其它行星上的表现,很久以
后,宇宙飞船和宇航员的实际活动证实了这一预测。发现“大淡水鱼”的进化生
物学家预测,在3亿7千5百万年古老的沉积岩中,有可能找到介于鱼类和有肢陆
地动物之间的动物化石。他们的发现证实了基于进化理论的预测。对于预测的证
实也反过来提高理论的可信度。

  在科学中,“事实”通常是指观察、测量或其它形式的证据。重要的是,这
些证据应当能够在相似的条件下重复发生。科学家还用“事实”这个词来指经过
千锤百炼的科学解释,对于这些解释,已经没有任何必要的理由继续检验,或者
寻找新的实例加以反驳。就此而言,过去发生的和正在继续的进化就是科学事实。
由于支持进化论的证据如此强大,科学家们不再质疑进化是否发生过,或是否仍
然在继续之中。与此相反,他们积极开展进化机理的研究,弄清楚进化发生的速
率有多快,以及其它有关的问题。

  同位素年代测定法

  根据现代宇宙论,构成普通物质的粒子(质子、中子和电子)是在宇宙大爆
炸后冷却时形成的。以后,这些粒子结合起来形成氢原子、氦原子和少量元素周
期表中下一个更重的元素,锂。

  宇宙里所有其它的元素是在太阳这样的恒星,和称为超新星的爆发星球里面
形成的。向轻元素里面加入中子的核反应产生更重的元素。超新星把这些元素抛
向星际空间。这些元素和宇宙大爆炸产生的氢、氦、锂元素一起形成我们的太阳
系。

  有些原子具有放射性,也就是说,他们自然地衰变为其它放射性或非放射性
原子,同时放射出亚原子颗粒和能量。每一种放射性核素都有自己的半衰期,就
是样品中一半的原子发生衰变所需的时间。因此,放射性原子像时钟一样记载物
质存在的时间。通过比较物质内放射性元素量和衰变产物量,研究人员可以测出
来该物质是什么时候形成的。这种测量方法为地球、月球、陨星和太阳系等测定
了年龄。这些测定结果表明,这些物体的年龄都是几十亿年了。

  反对讲授进化论的人对同位素年代测定法投以怀疑。同位素年代测定法来自
于一个多世纪的创造性研究,它代表了现代科学中基础最为稳固的成就之一。

  具有彩色翅膀的果蝇类

  夏威夷的果蝇类是“辐射适应”的一个优秀例子,就是说一个祖先物种在相
对较短的时间内产生了大量的新物种。进化生物学家的注意力特别集中于大约
100个果蝇类物种,他们的翅膀大且具有绚丽的彩色斑纹。这组果蝇被称为彩翅
果蝇类(picture-winged drosophilids),它们的遗传物质里令人瞩目地携带
着该组果蝇进化史的生物学记录。

  所有果蝇幼虫的唾腺细胞都含有特殊结构的染色体,称为多线染色体。这些
多线染色体很容易用显微镜观察到,它们展示出上百条深度和大小不一的色带。
通过这些带型,非常容易检测到一种称为倒位的染色体重排。有的时候,DNA的
复制错误能够导致染色体片段的翻转。其结果是,染色体中有一段具有特异的深
浅带型的片段定向被翻转过来。不同果蝇种的不同染色体片段都发生过很多这样
的倒位重排。

  夏威夷群岛上的单个果蝇种辐射成多物种时都伴随有带型变化,研究人员利
用染色体里的带型变化,重新构建现有的果蝇种从旧岛转移到新岛,并产生新物
种的顺序。例如,作为群岛链中最年轻的“大岛” 夏威夷岛,现在共有26个具
有彩色翅膀的果蝇类。通过仔细检查这些物种里特异的染色体倒位,并且与更古
老的岛上的种相比较,研究人员已经确定大岛上的果蝇起源于19个不同的种,它
们都通过小群果蝇(有时甚至是一只受过精的雌蝇)来自一个更为古老的岛屿。

  早期四足动物的肢体进化

  分子生物学家一直在寻找和发现发育过程中控制身体各部分形成的DNA区域。
在所发现的这些DNA区域中,最重要的那些被称为Hox基因组。

  人和其它哺乳类共有39个Hox基因。每个Hox基因都控制其它类型基因的功能,
而且,同样的Hox基因在身体的不同部分,能够控制不同的基因组。

  在种类繁多的无脊椎动物和脊椎动物中,Hox基因还涉及许多不同的解剖学
结构的发育,包括肢体、脊骨、消化系统和生殖器官等。如图所示(图免——译
者),在果蝇胚胎中控制身体各部分发育的同样的Hox基因,也控制鼠胚胎和其
它哺乳动物的身体各部分发育。图中同样的颜色表示同样的Hox基因在两种生物
中的控制活性。

  Hox基因还指导鱼鳍和陆地脊椎动物肢体的形成。它们在肢体动物中以不同
的方式表达,结果形成手指和脚趾。这些基因表达的变异很可能与早期四足动物
的进化有关,例如“大淡水鱼”。

  鲸、海豚和小鲸的进化

  化石与分子生物学证据相结合,使得生物学家能够建立比过去精确得多的进
化史。例如,最近在亚洲出土的化石揭示了一连串的生物,它们始于大约5千万
年以前。它们首先在陆地上以猎取方式生活,然后持续地生活于海洋环境中。这
些化石记录的证据与最近的遗传学发现一致,也就是说,今天的鲸、海豚和小鲸
是一群称为偶蹄动物类的陆地哺乳动物的后裔,包括今天的绵羊、山羊和长颈鹿
等。最近,对现代小鲸DNA调节系统的研究,发现了导致这些生物的祖先失去后
肢,并发育出更为流线型身体的分子变异。所有这些形式的证据都相互支持,为
深刻理解进化论增添了华彩篇章。

  常见问题的回答

  进化论和宗教是相互对立的吗?

  报纸和电视报道 有时候使人觉得进化论和宗教好像水火不相容,这是不对
的。许多科学家和神学家都撰文论述过,一个人既可以拥有信仰,也可以接受生
物进化论为正确的理论。许多历史上和当代的科学家既对理解自然做出了杰出贡
献,同时也是虔诚的宗教信仰者。同时,许多宗教人士接受进化论的真实性,许
多宗教派别发表措辞坚定的声明以表达这一立场。(参见
http://www.ncseweb.org/resources/articles/1028_statements_from_religio
us_org_12_19_2002.asp)

  毋庸讳言,分歧肯定存在。有些人拒绝所有包括“进化”这个词的科学;而
另一些人则排斥所有形式的宗教。科学与宗教信仰的范畴非常广泛。遗憾的是,
正好是那些占据此范畴两个极端的人定下公众讨论的基调。但有一点是明确的,
进化论是科学,而且只有科学才能在科学的课堂里讲授和学习。

  相信进化论也是一种信仰吗?

  接受进化论和宗教信仰有云泥之别。科学家对进化这一事件的信心,是建立
在由自然界各方面搜集得来的大量证据基础之上。科学知识要想为人们所接受,
则必须抵挡住不厌其烦的检验、再检验和实验。进化论在科学界为人们所接受,
是因为它经受住了一个多世纪成千上万科学家的广泛的检验。诚如在2006年,国
际科学院组织(一个国家科学院的国际网络)所发布的“关于进化论教学的声明”
所言,“地球及此行星上生命的起源和进化这一建立在证据基础之上的事实,是
在多学科的努力下,通过很多的观察和独立的实验结果所确立。”(参见
http://www.interacademies.net/Object.File/Master/6/150/Evolution%20sta
tement.pdf。)

  很少有宗教信仰依赖于从自然界搜集得来的证据。与之相反,宗教信仰的重
要元素是信仰,也就是说无条件地接受事实,不管有没有经验证据支持或反对该
事实。科学家不能够单独依靠信仰来接受科学结论,因为所有的结论都必须经受
观察结果的检验。因此,科学家并不像人们信仰上帝那样,“信仰”进化论。

  生物的随机变异怎么能够导致更适于生存的生物?

  与公众普遍持有的印象相反,生物进化并不是随机过程,只不过为进化提供
原始材料的生物变异并不是预先决定的,也没有什么特殊的目的。DNA复制时,
复制过程里的错误产生新的DNA序列。这些新的序列就像是进化的“实验品”。
绝大多数突变不会改变生物的特性或适应性。但有些突变赋予生物提高生存和繁
殖能力的特性,而另一些突变则降低生物的繁殖能力。

  具有有益变异的个体在种群里比其他个体有更好的繁殖能力,这个过程被称
为“自然选择”。有些生物种群在自然选择条件下经过多个世代以后可能会发生
变化,能够更好地在一定的环境条件下生存和繁殖。而有些种群则无法适应改变
的环境,最终灭绝。

  围绕着进化论还有许多问题没有回答吗?有很多著名的科学家否定进化论吗?

  与所有其它活跃的科学领域一样,进化论当然还有问题需要回答。总会有新
的问题需要提出,新的情况需要考虑,以及新的途径去研究已知现象。但进化论
本身已经彻底地检验过了,生物学家不再考查进化是否发生或正在继续发生。而
且,生物学家不再辩论或质疑进化过程中的许多机理。与其它的科学领域一样,
科学家继续研究进化过程如何发生的机理。随着新技术的发展使以前无法想象的
观察和新型实验变为可能,科学家不断地审视和检验有关进化机理的证据可信度。
但这些问题的存在既不会削弱,也不会影响进化已经发生和正在继续发生的事实。

  这样的问题也不会毁损进化论的可信度。确实,一个理论的可信度部分依赖
于为科学家提供观察现象的解释能力,以及在探索新的现象和观察结果时对未知
发现的预测能力。就这一点而言,进化论过去一直是,而且继续是现代科学里已
知最多产的理论。

  在科学的领域里,随着新信息和新技术的出现,即使那些基础稳固的理论也
继续得到检验和完善化。比如说,万有引力理论在地球上为许多观察结果所证实。
但理论科学家们利用他们对物质宇宙的理解,持续不断地检验万有引力理论在极
端情况下的局限性,例如在中子星和黑洞附近的表现怎样。有一天,人类可能会
发现新的现象,要求我们扩展或修改万有引力理论,正像在20世纪初叶,广义相
对论的出现扩展了我们关于万有引力的知识一样。

  随着研究的不断进行,关于进化论的新见解层出不穷。比如说,使用新的工
具和技术,科学家正在深入研究遗传变异与生物个体的形态功能的变化之间的关
联。

  有些反对进化论教学的人,不顾语言环境地引用著名科学家的话,并宣称这
些科学家不支持进化论。然而,仔细研究这些引言发现,这些科学家实际上是在
质疑进化如何发生的某些机理问题,而不是进化是否发生过。

  有什么证据表明宇宙的年龄有几十亿年了?

  这是一个重要问题,因为地球上现有的生物非常丰富多彩,它们的进化需要
一个相当长的历史时期才能完成。各种不同的年代测定技术独立地证实,地球的
年龄已经是几十亿年了。测量地球、月球和陨石物质里面的放射性元素提供了地
球和太阳系的年龄。这些测量结果相互吻合,也与放射性的物理过程一致。太阳
系和银河系年龄的其它证据包括行星及其卫星上环形山形成的记录、银河系里面
最古老星球的年龄、以及宇宙膨胀的速率等。测量宇宙大爆炸遗留下来的微波背
景辐射也支持宇宙悠远的年龄估计。

  进化论教学中引进批判性思维和“争端”有什么不对吗?

  批判性思维的教学没有任何不对。学生们需要学习如何根据观察结果完善他
们的想法,接受科学的概念。科学知识本身,就是许多代的科学家对自然世界的
问题进行批判性思维的结果。如果人类的知识宝库要不断地丰富下去,我们则必
须坚持不懈地重新考查和质疑科学知识。

  但是,批判性思维并不意味着所有的批评都具有同等的正确性。批判性思维
必须以推理和证据的原则为基础。讨论批判性思维或争端时,并不是说对于缺乏
基本证据的想法也要给予同样的重视。智能设计神创论者们提出的想法不是来自
科学的推理。在科学课堂里讨论这些想法是不合适的,因为它们缺乏科学证据的
支持。

  最近有人呼吁在科学课堂里引进“批判性分析”,貌似漂亮,但伪装之下大
有深远的意义。为了在科学里混入神创论的概念,各种企图真是花样百出,所用
的表达有“讲授争端”或者“讲授赞成和反对进化论的观点”等等,不一而足。
这些呼吁当中有许多直接点名攻击进化论的教学,或其它有人认为有争议的学科
的教学。。通过这种途径,他们企图将神创论者的观点引入科学课堂,虽然科学
家们已经彻底地驳斥了这些观点。有趣的是,在科学课程里应用批判性思维,将
把这些概念从科学课堂里排斥在外,因为它们不符合科学的标准。

  进化论的基本要素中不存在科学方面的争议。就此而言,智能设计论运动所
呼吁的“讲授争端”是没有根据的。当然,进化论中还有许多有趣的问题需要讨
论,比如说性别的进化起源、物种形成的不同机理等,这些问题的讨论有充足的
理由在科学课堂里进行。然而,企图说进化论有致命的弱点,并因此迷惑学生的
观点纯属无中生有,因为进化论有无可争辩的证据支持。神创论者的观点不属于
科学的范畴,美国最高法院和其它联邦法院判决,把这些观点引入科学课程违反
美国的宪法。

  神创论的主要观点是什么?

  “神创论”是一个广义的名词。在最一般的意义上,它拒绝科学对于自然界
的某些特征(不管是生物学、地质学或其它学科)的解释,而认为这些特征是通
过某种超自然的实体或力量直接创造的(有时称为“特创论”)。有些神创论者
相信,宇宙和地球只有几千年的历史,这种立场被称为“年轻地球说”神创论。
神创论的观点还包括,生物的复杂特征不能由自然过程来解释,而是需要超自然
的“智能设计师”的干预。本书后面的“进一步阅读材料”中列出了很多书,它
们都表述了以不同的方式使用的“神创论”这个词。

  不和进化论一起讲授神创论是否不公平?

  科学教育的目的是为了让学生了解科学各分支最优秀的学问。因此,科学课
程是几个世纪以来科学研究的产物。任何概念,如果要适当地运用于学校教育中,
它首先必须成为广为接受的科学基础知识的一部分。比如说,解释大陆运动和形
状的大陆漂移学说在研究和辩论了很多年以后,才成为基础科学课程的一部分。
随着数据的累积,地球表面是由一系列大型板块构成的概念日益清晰,这些板块
不以大陆的界线为基础,不断地相互交错移动。板块构造理论(1960年代中期提
出)就是从这些数据基础上成长起来的,它为大陆移动提供了更加完全的解释。
新的理论还预测一些重要现象,例如地震和火山有可能在哪些地方发生。当板块
构造理论积累了足够的证据以后,它就为科学界广为接受,并且成为地球科学课
程的一部分。

  科学家和科学教育工作者认为,我们应该在科学课堂里讲授进化论,因为它
是唯一检验过的,对今天的生物世界本质的全面的科学解释,而且有无可争辩的
证据的支持,为科学界广为接受。与之相反,神创论者所坚持的概念没有证据的
支持,因此遭到科学界的拒绝。

  关于地球上的物种起源和多样性,不同宗教持有很不相同的观点和教义。由
于神创论以宗教信仰的部分信条为基础,在科学课堂里讲授意味着向学生灌输特
殊的宗教观点。根据美国最高法院和联邦地方法院的好几个主要判例,这一行为
违反美国宪法。

  科学反驳宗教吗?

  科学既不证实,也不反驳宗教。科学进展对某些宗教信条发出质疑,比如说,
地球是在非常近期的年代里产生的,太阳围绕着地球旋转,以及精神病是由于精
灵或魔鬼附身所导致等。但许多宗教信条所涉及的实体或概念,目前与科学的范
畴无关。因此,假设所有的宗教信条都受到科学发现的挑战是无稽之谈。

  随着科学的继续发展,我们对自然现象的理解将更加全面,更加精确,包括
对生物进化过程更深刻的理解。如果某一现象目前还没有科学的解释,就说它必
定归属于超自然的神,这种断言对科学和宗教是两相侵害。神学家已经指出,随
着科学为越来越多原本属于超自然力量的现象提供解释,这种“填补缺口”式的
信仰方式将危及信仰。而且,为属于另一范畴的现象提供解释,混淆了科学和宗
教的作用。

  许多科学家都动情地撰文指出过,他们的科学研究如何增强了他们对造物者
的敬畏和理解。科学研究不会削弱或危及信仰。

  名词解释

  物种:在有性生殖的生物里,物种是指相互之间能够交配的个体。
  古生物学家:通过化石研究了解古代生物的科学家。
  特性:生物的物理或行为特征。
  DNA: 脱氧核糖核酸。由称为核苷的分子串连组成的生物大分子链。核苷的
序列含有细胞为了生长、分裂成子细胞和合成新蛋白质所需要的信息。
  蛋白质:由称为氨基酸的小分子链构成的大分子。氨基酸的序列及分子的三
维结构决定蛋白质在细胞或生物里的特殊功能。
  突变:DNA里核苷序列的变化。这种变化能够改变蛋白质的结构或蛋白质合
成的调节作用。
  种群:一群同种的生物个体,个体之间的物理距离不远,使它们能够相互交
配。
  自然选择:由于环境特性的结果,生物个体之间不同的生存和繁殖能力。
  微进化:一群生物个体内的特性变化,但不导致新物种的形成。
  科学:利用证据为自然现象构建可检验的解释和预测,以及通过此过程所积
累的知识。
  核素:原子核里有一定数目质子和中子的原子。一种元素是根据原子核里面
的质子数目定义的。具有同样数目的质子,但不同数目的中子的核素是该元素的
同位素。
  RNA: 核糖核酸。一种与DNA有关的分子,由称为核苷的分子组成链状。RNA
具有多种细胞功能,包括为蛋白质合成提供模板,而且能够催化某些生物化学反
应。
  沉积岩:由水、风或冰积淀的颗粒构成的岩石。
  物种形成:由现有物种产生新物种的进化过程。
  CT: 通过一个物体“切片式”的一系列二维X光图像的结合,生成该物体三
维图像的医学成像技术。


  (2008年1月6日动笔,2008年1月18日初稿及三稿)
  (此稿在翻译过程中陆续发表于网站,因此初稿及二三稿同时进行。)

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