自然选择有多妙？看看我们的大拇指就知道 | 译林×果壳科学人科普公开课

原标题：自然选择有多妙？看看我们的大拇指就知道 | 译林×果壳科学人科普公开课

本周末，译林出版社与果壳科学人一起，邀请古生物学家、《物种起源》译者苗德岁老师给大家上两堂有关进化论的公开课，在今天的课中，我们将听到：生物演化究竟是如何发生的？新物种是如何形成的呢？

对这一问题的解答，是达尔文一生最大的贡献，也是生物演化论最具革命性的内容——“自然选择”原理。

课后记得回答思考题，就有机会得到插图收藏版《物种起源》。

一个自然选择的例子

表面上看，“自然选择”原理似乎十分简单。

生物（包括人）不同个体之间，或多或少都会有些差异——世界上没有两片树叶是完全相同的。这些差异是变异造成的，其中有些变异会影响到生物体的生存与繁殖能力，有好的影响，也有坏的影响。同时，自然界的资源是有限的，为了争夺有限的资源，生物之间会为生存而殊死搏斗。那么，具有“好”的变异的个体，存活的机会就更大，留下的后代也更多。长此以往，有益的变异得以扩散，有害的变异则被清除，最终使留存的生物具备更好地适应其生活环境与生存方式的特点。达尔文称这一过程为“自然选择”。

最简单也是最有名的例子之一，就是长颈鹿脖子的演化。

一般认为是法国博物学家拉马克最早提出，长颈鹿之所以进化出长脖子，是为了吃到一般植食动物够不到的树冠高处的树叶而不断拉伸脖子的结果。拉马克认为，由于长颈鹿长期保持这种生活习性，故前腿渐渐地变得比后腿长、脖子也逐渐拉长；经过世代相传的拉伸，长颈鹿便进化出长脖子了。但是后来人们证明，这种通过反复使用而获得的性状是不能遗传给下一代的（就像运动员通过锻炼获得的发达肌肉不能遗传给下一代一样），因此拉马克的假说是不能成立的。

按照达尔文自然选择学说，长颈鹿的长脖子是这样演化而来的：

1.一对长颈鹿生下几只小长颈鹿，它们的脖子有长有短。这就叫个体变异，而且很多个体变异会遗传。

2.当树叶不够吃的时候，脖子长的长颈鹿占了优势，可以吃到更高处的树叶，而脖子短的只好望“叶”兴叹。

3.最终，脖子短的长颈鹿饿死了，脖子长的活了下来，并留下了后代。这就是自然界的生存斗争。

经过生存斗争的淘汰之后，脖子长的长颈鹿生存下来、并留下越来越多的后代。长久下去，长颈鹿的脖子变得越来越长。这个过程就叫自然选择。

在地球历史上曾经盛极一时的硬鳞鱼类所残存下来的一些现生种类，图片来自插图版《物种起源》

当“自然选择”遇上“日积月累”

达尔文不仅提出了自然选择的原理，而且向世人展示了自然选择在生物演化中无与伦比的力量：自然选择每日每刻都在满世界地审视着哪怕是最轻微的每一个变异，清除“坏”的，保存并积累“好”的；随时随地，一旦有机会，便默默地、不为察觉地工作着，改进每一种生物跟周围环境之间的关系。也正是自然选择作用的累积，导致后代与其原始祖先之间的差异越来越大，以致演化出新的物种。

在达尔文之前，几乎没有人能反驳如下观点：一个东西，如果看起来像是设计过的，那它一定就是设计过的。正如西方一个谚语所说的那样：“看起来像个鸭子，走起路来像个鸭子，叫起来也像个鸭子，那么它一定就是个鸭子！”

“做掉它，自然点儿！”

这个推理的逻辑似乎无懈可击，达尔文却看出了破绽。达尔文发现，直觉在这里是错误的，除了随机组合和人为设计之外，还有第三种选择——累积的自然选择。只要有一点点细微的改善，自然选择就会找到它、利用它，用时间让演化达到那些似乎难以企及的目标和复杂性。

通过自然选择发生的生物演化，是个集腋成裘的过程。开始的时候差异很小，后来经过长期累积差异越来越大，直至形成了不同的物种。这个过程又称分异原理。

分异原理如何应用于自然界呢？让我们看看两个例子。

两个“分异原理”的例子

在任何一个地区，某一种肉食四足兽类的数量很容易达到饱和，这是因为它们要通过捕食其他动物生存，而这些食物资源是有限的。如果由着数量自然增长，这些兽类的后代就必须通过变异，去夺取其他动物目前所占据的生存空间。比如有些兽会改变猎食对象，活的也吃，腐肉也吃；有些能生活在新的处所，或者上树、或者下水；有些大概得干脆改变食性—少吃肉，或者像大熊猫那样干脆改吃竹子。这些肉食动物的后代，在习性和构造方面变得越多样化，它们所能占据的生存空间也就越多。

植物也一样。同样大小的两块地上，如果一块地只种一种小麦，另一块地混杂地种几个不同变种的小麦，那么后者会长出更多不同变种的小麦，结果平均产量也比前者高。

任何一个物种的变异后代，如果在构造、体质、习性上越是多样化，它们就越能在数量上增多，越能侵入其他生物所占据的位置，越能丰富生物多样性，在生存斗争中便越加成功（在投资上，这叫莫把鸡蛋放在一个篮子里）。

环境在自然选择中充当了筛子的角色。生物所处的环境不断变化，为了更好地适应新的环境条件，生物在自然选择原理的驱动下继续演化，使自身与周围环境更加协调，以利生存与繁衍。结果就是，在千差万别的不同环境中演化出五花八门的不同生物类型。原来今天地球上的生物多样性，是亿万年来自然选择所驱动的生物适应于环境的演化结果！

生命之树的诞生

按照自然选择理论，只有适者才能在生存斗争中繁衍，之后根据分异原理，日积月累的自然选择效果成为了生物多样性的由来。这样看来，原来生物界中的万物，都是从同一个老祖宗那里来的！

达尔文就根据“共同祖先”这一概念，画出了“生命之树”，来描绘生命演化的宏观图景。这也是《物种起源》原著中唯一的一张插图。