生物是如何演變為今日的模樣呢?人們曾提出各種說法來解釋這個過程,即是所謂的演化論。
1.早期人類對生物演變的看法
昔日,西方世界的人們認為生物是由神創造出來的,是一種完美的設計,亦即物種的外部形態和內部構造是固定不變的,然而隨著大量化石的出土及地質學的研究發展,科學家漸漸質疑上述的看法。
西元十八世紀時,法國科學家拉馬克(J. B. Lamarck, 1744~1829)認為生物雖然是神創造的,但可以憑著體內一股改進的動力,緩緩演化成其他更進步的物種。拉馬克的學說認為生物體的構造可隨環境變化而改變,經常使用的器官會愈用愈發達,反之則愈退化,而這些後天獲得的改變可遺傳給下一代,此即所謂的用進廢退說。
2.演化論的關鍵里程碑-達爾文的天擇說
英國科學家達爾文(Charles Darwin, 1809~1882)綜合了他5年小獵犬號之旅的環球觀察,以及諸多科學相關研究,於西元1858年提出天擇說,認為演化是物種在適應環境的過程中,長期受到自然環境篩選的結果。
在小獵犬號的航程中,棲息在加拉巴哥群島的各種生物(圖3-1),更帶給達爾文不少啟發。加拉巴哥群島主要由多個火山島組成,距離南美大陸約
1,000公里,各島都有相似的不同物種,十分有趣。
1.早期人類對生物演變的看法
昔日,西方世界的人們認為生物是由神創造出來的,是一種完美的設計,亦即物種的外部形態和內部構造是固定不變的,然而隨著大量化石的出土及地質學的研究發展,科學家漸漸質疑上述的看法。
西元十八世紀時,法國科學家拉馬克(J. B. Lamarck, 1744~1829)認為生物雖然是神創造的,但可以憑著體內一股改進的動力,緩緩演化成其他更進步的物種。拉馬克的學說認為生物體的構造可隨環境變化而改變,經常使用的器官會愈用愈發達,反之則愈退化,而這些後天獲得的改變可遺傳給下一代,此即所謂的用進廢退說。
2.演化論的關鍵里程碑-達爾文的天擇說
英國科學家達爾文(Charles Darwin, 1809~1882)綜合了他5年小獵犬號之旅的環球觀察,以及諸多科學相關研究,於西元1858年提出天擇說,認為演化是物種在適應環境的過程中,長期受到自然環境篩選的結果。
在小獵犬號的航程中,棲息在加拉巴哥群島的各種生物(圖3-1),更帶給達爾文不少啟發。加拉巴哥群島主要由多個火山島組成,距離南美大陸約
1,000公里,各島都有相似的不同物種,十分有趣。
以鷽鳥為例,許多島上不同種的鷽鳥除了鳥喙形態相異外,看起來都非常相似(圖3-2)。達爾文認為這些鳥的祖先應該是從南美大陸遷徙過來,再經過環境篩選而形成的。
即使是同一物種,個體間的構造與功能仍會有差異,當繁殖過多或環境發生變化時,生存資源可能不足而導致生存競爭。能適應環境的個體較容易存活,並有機會產生後代,因此,具備有利特徵的後代其比例會隨時間逐漸增加,使得該物種的外部形態或內部構造發生明顯的改變。不同島嶼上的鷽鳥逐漸演化出各種不同的形態,便是適應各個島嶼環境的結果
即使是同一物種,個體間的構造與功能仍會有差異,當繁殖過多或環境發生變化時,生存資源可能不足而導致生存競爭。能適應環境的個體較容易存活,並有機會產生後代,因此,具備有利特徵的後代其比例會隨時間逐漸增加,使得該物種的外部形態或內部構造發生明顯的改變。不同島嶼上的鷽鳥逐漸演化出各種不同的形態,便是適應各個島嶼環境的結果
依據「用進廢退說」的主張,長頸鹿的祖先原本是短脖子,由於要吃樹上的葉子,於是不斷地伸長脖子,經代代不斷重複進行,終於成為目前的模樣(圖3-3 A)。
若用「天擇說」來解釋,長頸鹿祖先因個體差異,有的脖子較長,有的較短。脖子較短的個體在食物缺乏的情形下,會因為無法吃到高處的葉子而被淘汰,脖子較長的個體則能生存,並有機會繁衍下一代(圖3-3 B)。
若用「天擇說」來解釋,長頸鹿祖先因個體差異,有的脖子較長,有的較短。脖子較短的個體在食物缺乏的情形下,會因為無法吃到高處的葉子而被淘汰,脖子較長的個體則能生存,並有機會繁衍下一代(圖3-3 B)。
除了大自然會對物種進行選擇,人類也常依據醫療目的、經濟價值及觀賞用途,用育種的方式培育各種符合人類需求的品系,稱為人擇,例如各式美麗的花卉、觀賞動物、高營養價值的農作物及高產乳量的乳牛等(圖3-4),通常人擇造成物種特徵改變的速率會比天擇快許多。
1. 在大自然中有許多生物的形態和行為似乎缺乏競爭力,例如孔雀漂亮的尾羽,或是麋鹿頭頂的巨角,為何這些醒目的或是沉重的特徵會演化出來呢?
2. 近幾年來,時有耳聞肺結核菌因為人類抗生素的濫用,而產生抗藥性,對人類醫療造成莫大的威脅。請仔細思考,這是天擇還是人擇的結果?為什麼?
2. 近幾年來,時有耳聞肺結核菌因為人類抗生素的濫用,而產生抗藥性,對人類醫療造成莫大的威脅。請仔細思考,這是天擇還是人擇的結果?為什麼?