如果进化是遗传变化一代一代地逐渐传递,你会期望化石记录能显示出其中的过渡形式。但它并非总是如此。
在某些情况下,化石记录清楚地显示了从祖先到后代逐渐变化的模式。但更多时候,它似乎显示的是从一个物种到另一个物种的跳跃,中间没有过渡形式。
“在化石记录中,某种事物在很长一段时间内朝一个特定方向逐渐变化的例子非常罕见,”美国自然历史博物馆古生物学部策展人兼主席梅兰妮·霍普金斯说。
进化需要多长时间?
有几种方法可以解释进化变化及其在化石记录中的模式。其中一种叫做谱系渐变论。根据这个模型,物种会随着时间的推移一点一点地逐渐变化。个体中小的遗传变异会使其更适应或更不适应其环境。那些有助于个体生存的基因会被遗传下去。随着这些遗传变异的积累,物种会逐渐变化并成为一个新物种。这种变化是缓慢而稳定的。
过渡形式,或者说过程中的步骤,并不总是在化石记录中出现。一个原因是化石化的条件必须恰到好处才能发生;大多数生物的生与死都没有留下任何记录。这可能会造成突然变化的错觉,但实际上,物种是经过数百万年逐渐变化的。过渡形式只是没有在化石记录中保存下来。
然而,有时物种确实会在地质标准下,一眨眼的功夫就发生变化。这可以用一种叫做间断平衡的观点来解释,这是古生物学家斯蒂芬·杰伊·古尔德和尼尔斯·埃尔德雷奇在20世纪70年代提出的一种假说。
根据这种观点,物种在数百万年里几乎没有变化,然后在一个短时期内(至少在地质学上)发生显著变化,比如几十万年。我们之所以看不到过渡形式,是因为这些形式的存在时间不够长,无法保存在化石记录中。
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进化的速度并非总是渐进的
当然,进化并不总是需要数百万年。个体中的变化要导致物种的变化,这些基因变化必须传递给新一代。这需要多长时间取决于物种繁殖的速度。例如,细菌繁殖速度非常快(不是通过有性生殖,而是通过二分裂),因此任何变化——例如产生抗生素抗药性的能力——都可以以惊人的速度传播,正如我们所知,这对我们来说是危险的。
快速的环境变化也能加速进化。一项2022年的研究发现,由于气候变化导致的环境扰动给野生动物带来了适应压力,基因变化发生的速度比以前认为的要快得多,尽管目前尚不清楚这是否会导致长期的进化变化。
霍普金斯说,这里的重点是,进化并非只有一种驱动因素。物种以不同的速度响应,这取决于环境中的压力有多大,以及它们通过突变或物种内部变异能够改变多少。
“这在很大程度上取决于正在发生的变化类型以及变化的速度,”她说。“当然,这也取决于可能出现的突变,以及我们所说的可进化性,例如,已经存在的哪些变异方面可能有助于这些种群或物种应对环境变化。”
那么,进化是快还是慢?答案是两者兼有。
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美国自然历史博物馆古生物学部策展人兼主席。梅兰妮·霍普金斯
生物学在线。谱系渐变论
物种形成。间断平衡:谱系渐变论的替代方案
康奈尔大学。细菌的二分裂和其他繁殖形式
世界卫生组织。抗菌素耐药性















