進化嘅證據

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進化嘅證據evidence for evolution)係指支撐進化論證據生物學同第啲科學領域一樣,會跟足科學方法(scientific method)嚟做研究。噉講意思即係話,生物學界會根據手上已知係真嘅事實,諗一啲理論出嚟解釋研究緊嘅現象,然後靠邏輯性嘅思考,去諗吓呢柞理論會做點樣嘅預測,跟手做實驗觀察嚟攞數據,驗證吓個理論嘅預測係咪真確[1]。根據廿世紀嘅生物學研究,進化論呢一個理論得到嚟自多個源頭嘅證據支撐,大致上有兩大流:

微進化嘅證據[編輯]

講哈佛大學嗰個大腸桿菌進化研究嘅片;白色嘅係有大腸桿菌嘅區域。

微進化(microevolution)係指一個物種內部喺短時間內嘅基因庫變動,變動嘅幅度未至於令最新嗰代成為新嘅物種(最新嗰代同原初嗰代仲有能力配種)。微進化可以輕易噉觀察得到:生物學家可以由野外嘅動植物嗰度抽樣,睇吓唔同嘅動植物物種基因庫會點樣隨時間變化,再睇吓呢啲基因上嘅變化會同啲動植物嘅特徵有乜嘢相關,而呢啲研究的確發現咗野生動植物之間會有微進化嘅現象[2][3]

除咗觀察性嘅研究,生物學家仲有得做實驗:實驗(experiment)係用科學方法嚟驗證科學理論嘅手法之一,指做研究嘅人主動噉對研究緊嘅現象作出一啲操控,再睇吓個操控會產生點樣嘅結果(以及係個結果同理論所預測嘅有冇出入)。哈佛大學就曾經做過一個噉嘅實驗驗證微進化:研究人員將大腸桿菌(E. Coli)擺喺個缸入面養,呢個缸愈近中間嘅地方就放咗愈高濃度嘅抗生素喺度-抗生素會殺死大腸桿菌,所以只有對抗生素抵抗力勁嘅大腸桿菌先會能夠喺近中間嘅地方生存;而實驗結果顯示,一如物競天擇作嘅假說所料,喺個缸邊緣地區(抗生素濃度低)嘅大腸桿菌死唔去,跟手仲繁殖,生到對抗生素抵抗力一代勁過一代,最後仲散佈去到個缸嘅中間(抗生素濃度最高嗰忽)-展示咗「一個族群嘅生物進化,並且變到愈嚟愈適應自己住嘅環境」呢一個過程。呢啲有關細菌進化嘅研究對醫學嚟講極之有價值[4]。可以睇埋進化醫學

家紅狐狸[編輯]

野生動物一般唔會俾人接近佢哋,但呢隻家紅狐狸喺度同個人玩,反映佢經過馴化
睇埋:家紅狐狸

睇微進化過程嘅實驗喺複雜啲嘅多細胞生物身上都做過。例如係相當之出名嘅家紅狐狸(domesticated red fox)噉:喺 1959 年,蘇聯生物學家迪米璀·貝里葉(Dmitry Belyayev)指出,一隻動物嘅行為係受制於好似荷爾蒙結構呢啲生理因素嘅,而呢啲生理因素又係受到基因影響嘅,所以生物嘅進化過程會影響到一個物種嘅行為;為咗驗證呢啲諗法,貝里葉佢開始咗做一個實驗,搵咗一柞紅狐狸返嚟,再做以下嘅步驟諗住馴養(domesticate)佢哋[5][6]

  • 貝里葉將柞紅狐狸分做三個等級:第三級嘅狐狸係最唔聽話嘅,即係嗰啲會嘗試走佬或者係一有研究人員行近就會攻擊嘅個體;而第二級嘅狐狸就係嗰啲會俾研究人員行近同埋掂佢哋,但唔會對研究人員產生明顯好感嘅個體;第一級嘅狐狸就係最聽話嗰批,呢啲個體唔單只會俾研究人員行近同埋掂佢哋,有陣時仲曉做揈尾等嘅友善動作。
  • 貝里葉選擇性噉淨係俾第一同第二級嘅狐狸繁殖同生產後代(操控)。
  • 後嚟啲狐狸一代一代噉愈養愈馴,做做吓個族群度仲有咗所謂嘅「精英級」狐狸-一啲識得主動噉同人類接觸嘅個體,佢哋曉主動行埋去研究人員嗰度同埋好似噉聞佢哋陣除;呢啲精英級嘅個體喺一個月大之前已經曉做呢啲嘢(即係顯示呢種行為唔多似係後天學返嚟嘅)。
  • 去到第十代嘅狐狸嗰陣,個族群裏面得 18% 嘅個體係屬於精英級嘅,去到第廿代嗰陣呢個數字就升到去 35%。到咗廿一世紀初,呢個實驗仲持續噉進行緊,而且個族群裏面已經有成 70% 至 80% 嘅狐狸係屬於精英級(操控造成嘅效果)。

呢個研究好有生物學價值:喺呢個研究嘅過程入面,一個族群嘅生物俾啲研究人員選擇,而整體成個族群嘅表現型喺幾代之後出現咗明顯改變,顯示咗好似狐狸噉嘅哺乳類-複雜過細菌好多嘅生物-都曉進化,而且進化唔淨只影響外型同埋某啲身體結構,仲可以影響一種生物嘅行為[5]。除咗呢類實驗,日日都喺牧場同埋寵物配種嗰度發生嘅人工選擇過程亦都俾人視為進化過程嘅實驗性證據(人特登操控某啲嘢,引致生物嘅基因庫同表現型起變化)[7][8]

宏進化嘅證據[編輯]

睇埋:古生物學

宏進化(macroevolution)指長時間(閒閒地幾百萬年)發生嘅進化,最後嗰一代嘅個體會冇能力同初代個體配種。原則上,宏進化難以用實驗嚟研究:宏進化定義上就係發生喺(對人嚟講)極漫長嘅時間嘅,如果要做一個宏進化實驗,研究者就要做一啲操控,再睇吓個操控喺(例如)幾百萬年後產生乜嘢影響,喺人力物力上根本冇可能做得到[註 1];不過科學家依然搵到宏進化嘅觀察性證據。

古生物學(paleontology)係一門以化石(fossils)做基礎嚟去研究生物物種嘅生物學子領域:當一隻生物死亡嗰陣,佢條屍會俾微生物分解而腐爛,搞到佢生存過嘅痕跡冇咗。但有陣時,呢啲遺跡可能會因為某啲因素而成功噉保存到落嚟-例如一隻生物條屍或者佢造成嘅一啲痕跡(好似係腳印噉)因為某啲特定嘅原因咁啱得咁橋好快俾啲泥土𢫏住咗,令到佢哋唔會俾水流等嘅自然破壞,而佢哋最硬淨嘅部份-例如係骨頭-就會變成化石留低到落嚟。有時一啲化石仲會保留到成隻生物,例如係俾雪住咗嘅長毛象同埋一啲俾琥珀(amber)封住嘅昆蟲呀噉[9]。研究者可以用放射性定年法(radioactive dating)等嘅技術嚟睇吓搵到嘅每個古生物樣本年代有幾久遠,靠噉嚟得知唔同地區嘅生物喺形態上點樣隨時間變化[10][11]

呢啲好多嚟自古代生物嘅痕跡令生物學家有得睇到唔同地質時代嘅生物係乜嘢樣,而且仲係進化嘅直接證據:自從達爾文嗰陣時開始,古生物學家發現咗好多佢哋之前未見過嘅過渡化石(transitional fossil)-呢啲化石顯示咗現有生物物種同佢哋啲遠古祖先之間嗰啲過渡形態,例如係好出名嘅始祖鳥(original bird;學名:Archaeopteryx),就係由某啲恐龍嗰度進化出現代鳥類嘅證據-始祖鳥喺大約 1 億 5 千萬年前存在過,由佢嘅身體構造好明顯睇得出,佢有啲似恐龍又有啲似現代鳥類,而且喺後期啲嘅化石嗰度仲睇到呢種生物嘅後代慢慢噉演變到愈嚟愈似現代鳥類,支撐咗宏進化嘅假說[12][13]

註釋[編輯]

  1. 而且發生喺幾百萬年間嘅事件仲有「係咪受控」嘅問題-科學家會質疑幾百萬年後見到嘅效果係咪真係因為成幾百萬年前做嘅操控引起嘅。

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  1. Godfrey-Smith 2003, Chapter 14: "Bayesianism and Modern Theories of Evidence".
  2. Irwin, D.E.; Irwin, J.H.; Price, T.D. (2001). "Ring species as bridges between microevolution and speciation". Genetica. 112–113: 223–43.
  3. Gienapp, P., Leimu, R., & Merilä, J. (2007). Responses to climate change in avian migration time—microevolution versus phenotypic plasticity. Climate Research, 35(1-2), 25-35.
  4. Baym, M.; Lieberman, T. D.; Kelsic, E. D.; Chait, R.; Gross, R.; Yelin, I.; Kishony, R. (2016-09-09). "Spatiotemporal microbial evolution on antibiotic landscapes". Science. 353 (6304): 1147–1151.
  5. 5.0 5.1 Adams, Jill U. (2008). "Genetics of Dog Breeding". Nature Education. 1 (1).
  6. Trut, Lyudmila (1999). "Early Canid Domestication: The Farm-Fox Experiment". American Scientist. 87 (2): 160. doi:10.1511/1999.2.160.
  7. Liu, S., Gao, X., & Xia, G. (2008). Characterizing HMW-GS alleles of decaploid Agropyron elongatum in relation to evolution and wheat breeding. Theoretical and Applied Genetics, 116(3), 325-334.
  8. Duranton, C., Bedossa, T., & Gaunet, F. (2019). Pet dogs exhibit social preference for people who synchronize with them: what does it tell us about the evolution of behavioral synchronization?. Animal cognition, 22(2), 243-250.
  9. Daeschler E.B. et al. A Devonian tetrapod-like fish and the evolution of the tetrapod body plan. Nature. 2006 Apr 6; 440(7085): 757-763.
  10. Walton, A. (1967). Radioactive dating and methods of low-level counting. Antiquity, 41(164), 317-318.
  11. Cowan, J. J., Thielemann, F. K., & Truran, J. W. (1991). Radioactive dating of the elements. Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 29(1), 447-497.
  12. Feduccia A. The Origin and Evolution of Birds. Yale University Press. 1996.
  13. Xu, X.; You, H.; Du, K.; Han, F. (28 July 2011). "An Archaeopteryx-like theropod from China and the origin of Avialae". Nature. 475 (7357): 465–470.