本書為2021年度湖北省公益學術著作出版專項資金資助項目。進化是生命中最重要的過程之一。它不僅詳細地解釋了地球上生命的歷史,而且它的范圍還擴展到我們當代行為的許多方面我們是誰,我們是如何來到這里的,我們的心理,我們的文化并且極大地影響了現(xiàn)代醫(yī)學和保護生物學的進步。也許它對科學最重要的主張是它提供了一個包羅萬象的框架,將許多生命科學整合成一個單一的統(tǒng)一整體。然而,進化尤其是進化生物學一直以來,并將繼續(xù)受到許多人的懷疑。理解進化是如何和為什么起作用的,以及它能告訴我們什么,也許是公眾對科學認知的最重要的貢獻。
本書提供了一個基本理論的概述,并展示了它的影響是如何廣泛地存在于生命科學,社會科學,甚至人文學科。在本書中,作者羅賓·鄧巴(Robin Dunbar)用植物和動物的例子來說明這些過程。進化科學有重要的優(yōu)勢。大多數(shù)科學研究的是我們看不見的微觀世界,很難理解,但進化研究的是我們生活和活動的宏觀世界,這無疑讓普通讀者更容易欣賞和理解。本書從廣義的角度對進化展開闡述,既探討了核心理論本身,也探討了它對我們生活的世界不同方面的影響,從19世紀標志性的辯論,到病毒和超級細菌,再到人類的進化和行為。本書是專業(yè)人員和普通讀者了解進化權威知識的*科普書。
本書列入牛津科普系列(第三輯),該系列書第一輯(9本)和第二輯(8本)已分別獲得2018年和2020年國家出版基金資助。
①權威性。本書作者羅賓·鄧巴是著名進化人類學家,英國科學院院士,英國科學院百年研究項目的聯(lián)合主任,是鄧巴數(shù)提出者;譯者為南京師范大學生命科學學院教授、博士生導師楊光,內容準確、權威。
②前沿性。進化是生命進程中*重要的過程之一,本書從進化的遺傳機制、進化的生物學理論開始,然后從大到小介紹了生物、人類的進化歷史,從實到虛介紹了人類生理、行為、心理的進化,內容前沿,探討深入。
③普及性。本書概述了與進化相關的方方面面的知識,包括進化與自然選擇、進化與適應、進化與遺傳等,并以大量詳實的事例輔助驗證理論,數(shù)據(jù)充分,語言通俗易懂,沒有專業(yè)背景也能輕松閱讀。
④可讀性。本書體例新穎,版式寬松,內配精美彩圖,采用一問一答的形式,可啟發(fā)讀者思考,同時作者還為每個問題編上序號,前后文呼應,便于讀者快速選擇自己感興趣的主題進行閱讀,可讀性強。
前言
在《物種起源》一書的最后一段中,查爾斯·達爾文(Charles Darwin)用錯綜復雜的河岸來表現(xiàn)地球生命的繁盛不同物種的生命復雜地交織在一起,有時相互競爭,有時相互依存,有時相互合作。此前,錯綜復雜的河岸上的野生動植物要比現(xiàn)在豐富得多這主要歸功于人類在極短的時間內干的好事。但那是另一個故事了。更重要的是,現(xiàn)如今地球上仍遍布著豐富的生命形式,且它們之間,以及與地球之間存在著非常復雜的關系。至少如我們通常認為的那樣,地球可能是宇宙中生命形式最豐富的星球。即使存在生命形式與地球一樣豐富或更豐富的星球,也不影響地球激發(fā)我們的好奇心,讓我們想要知道為什么地球上的生命如此豐富多彩。
經(jīng)過兩個世紀以來不懈的科學研究,我們擁有了一個能夠詳細解釋物種多樣性的理論,即最初由達爾文提出的基于自然選擇的進化論。該理論之所以聞名,有兩個原因。其一,進化論是科學史上第二大成功的理論(僅次于物理學中的量子理論),它不僅解釋了我們在自然界所看到的東西,還能激發(fā)足以揭示諸多新發(fā)現(xiàn)的新想法和新研究。其二,作為一種理論,其意義在于為一系列不同的學科(這些學科并不總是將自己視為自然科學)提供一個統(tǒng)一的框架。這些學科不僅包括生命科學(生態(tài)學、遺傳學、解剖學、生理學、生物化學和動物行為學等),還包括化學等硬科學,醫(yī)學、社會學、人類學和經(jīng)濟學等軟科學,甚至人文科學等。此外,歷史學、語言學和文學也在進化論的討論范疇。
與此同時,進化論可能是整個科學界被誤解最深的理論具有諷刺意味的是,其他領域的科學家有時甚至像外行一樣誤解這個理論。當然,現(xiàn)代綜合進化論已經(jīng)不再是達爾文最初提出的進化論了。該理論已經(jīng)得到了極大的發(fā)展和擴充,有可能達爾文本人都不會承認現(xiàn)代綜合進化論中的大部分內容是他自己的理論盡管他也許對現(xiàn)代綜合進化論很感興趣并產生深刻的印象。盡管如此,現(xiàn)代綜合進化論的一切內容都來自達爾文最初的見解。
我對進化論的興趣來自很早的時候受到的引導。我11歲左右的時候在非洲生活,我的祖母(一位退休的外科醫(yī)生,對大自然有濃厚的興趣)住在美國加利福尼亞州,她經(jīng)常郵寄美國奧杜邦學會的兒童貼紙書給我。我驚嘆于從書上看到的美國西南部的沙漠植物或世界上的其他自然奇觀。我覺得其中有關進化的內容特別引人入勝,很大一部分原因是它涉及了我們星球的整個歷史,其中包括恐龍和人類進化的內容。毫無疑問,祖父母關心的這個小小的成長時刻,可能比其他任何事情都更能激發(fā)我多年后對人類進化和野生生物學產生興趣。有時,我甚至愿意花很多時間在野外觀察動物。觀察其他生物的日常活動所帶來的樂趣,對它們?yōu)楹我约叭绾芜M化成現(xiàn)在的樣子和它們的行為所產生的好奇心,這兩者不僅本身就是對我的獎勵,也是我進行科學探索的主要驅動力。
盡管進化論本身非常簡單這是所有科學理論都渴望達到的境界,但將其應用到像生物世界這樣的多維基質中,就會一石激起千層浪,產生非常復雜的結果。事實上,進化過程植根于地球的物理和化學過程,以及這些過程與生理過程和細胞過程的相互作用,這些機制可能形成于大腦的進化過程中。我喜歡這樣想象:進化生物學家坐在一幅巨大的拼圖面前,拼圖的碎片起初是混亂的,而且彼此完全不相干,但是,隨著拼圖逐漸被拼接在一起,一些東西以一種連貫而神奇的方式浮現(xiàn)。最好的科學是對我怎么都沒有想到的回應,當困惑的迷霧漸散,一切真理盡顯。
本書并不是為了證明進化論的合理性,也不是為了證明進化論的正確性。我認為人們已經(jīng)閱讀過很多論證進化論的書了。實際上,已經(jīng)有很多書論證過進化論了,尤其是最近出版的杰里·科因(Jerry Coyne)的《為什么進化論是正確的》(Why Evolution Is True)一書。相反,我想從一個比大多數(shù)進化論相關圖書所呈現(xiàn)的視角更廣泛的視角來寫作。我想說明的是,如果我們一直問為什么會這樣,那么事實證明,達爾文的思想對地球上生命的方方面面(包括人類行為)都有影響。在這樣做的過程中,我在非常廣泛的學科領域進行了數(shù)十年的研究。我將試著展示進化生物學的拼圖是如何以支持和拓展達爾文最初見解的方式被拼接起來,從而創(chuàng)造出令人滿意的完整拼圖的。
不過,也許我最關心的是提出正確問題的重要性。很多時候,人們對進化論及其對人類行為的影響產生誤解都是由于未能準確理解進化論到底意味著什么。沒有什么比20世紀70年代奇怪的社會生物學大論戰(zhàn)更能說明這一點的了,當時,一些人嘗試將進化論應用于人類行為的嚴肅研究,引起了社會學家和人文學界的強烈抵制,抵制者中的大多數(shù)人很少費心去弄清楚嘗試者到底有什么建議,更不用說讀一本關于進化的書了。雖然現(xiàn)在的我們已經(jīng)進步了,但我仍然驚訝于同樣的錯誤和誤解以不同的偽裝再次出現(xiàn)的頻率是如此之高,這反映出我們仍舊未能完全理解進化論。
因此,本書試圖準確闡述進化論的內容。大多數(shù)關于進化論的圖書(包括我在童年時代所讀的美國奧杜邦學會的圖書)只涉及一些常規(guī)的話題,比如物種進化這個由達爾文本人最初提出來的問題,即新物種如何產生以及有些物種為何會滅絕。達爾文后來在許多方面進行了一些更有趣的探索,如行為、情感和社會的進化,我想跟隨他的腳步繼續(xù)探索。正如達爾文所認識到的,他的進化論對生命的每個方面,甚至對科學界近乎所有的學科都有深遠的影響。這毫不意外地讓我們超越了動物是什么以及它們表現(xiàn)出什么樣的行為的范疇,最終去探索人類自身狀況的方方面面。
進化論為我們提供了一個迄今為止可謂偉大的故事:我們和與我們共同生活在地球上的其他生物是如何出現(xiàn)的,為什么我們不一樣,我們如何及為何要相互依存。進化論給我們的重要信息之一,也是我真正想強調的,就是生物界是一個復雜的、整合的系統(tǒng),而不是一組互不相關的原因及其單一的結果。一個生物個體被選擇表現(xiàn)出什么樣的行為和變成什么狀態(tài),不僅對其所屬物種產生深遠影響,也會對其他物種產生影響。就像自然環(huán)境保護主義者不斷警告我們的那樣,人類或其他任何生物在被自然選擇所表現(xiàn)出的行為,都會對物種內的所有個體,以及其他物種,甚至整個生態(tài)系統(tǒng)的進化產生影響。
某些情況下,這種相互影響可能會產生嚴苛的進化約束,以至于生物根本不可能沿特定路線進化。正如行為生態(tài)學家尼克·戴維斯(Nick Davies)曾說過的:無論機關槍在蝴蝶爭奪領地的空戰(zhàn)中有何種優(yōu)勢,蝴蝶無論如何也不會進化出機關槍。這是因為蝴蝶的飛行方式和微小體型完全排除了這種進化可能。然而即使是實用的進化革新也會面臨需要解決的新問題。腦容量的增大使得動物可以更巧妙地解決日常生存問題,但因為大腦的能耗是肌肉的10倍,所以腦容量更大的動物需要獲取更多的食物,反過來也會使這些動物暴露在更高的捕食風險之下。一個問題的解決方案很快會變成另一個有待解決的問題。在進化分析中,如果我們忘記了這一點,那將得不償失。
進化也有一定的偶然性:偶然事件常常導致進化向一個從未預料到的方向發(fā)展,即意外后果定律。一個近在咫尺的例子,正如后文可以看到的那樣,就是我們人類最早的祖先在600萬年前甚至更早以前開始直立行走,這使得人類的語言進化成為可能。無論是我們的祖先還是進化本身,都沒有預料到這個結果,但這是一個在適當?shù)臅r候出現(xiàn)的進化機遇(盡管這確實需要一些偶然的、完全不相關的適應)。如果我們的遠古祖先沒有被推到這條道路上,人類的語言(以及隨后的一切)就不太可能進化出來。甚至我就寫不出本書,你也不會讀到它。
在講述這個有關進化的故事時,我將本書構架為循序漸進對話的形式。像所有科學研究那樣,本書的關鍵是像孩子一樣,對每個答案都不停地追問但是為什么呢?本書共有10個主題,逐步從抽象的進化聚焦到具體的人類文化行為。我想展示如何通過問為什么來把我們帶入生活的每一個角落。就像其他關于進化的圖書一樣,本書的主題也是精心挑選的。我選擇的主題主要通過進化的關鍵部分,逐步構建一個合乎邏輯的解釋,包括解釋人類到底是誰、做什么以及經(jīng)歷什么,雖然人類也只是一個物種,但我們對自身確實有特別的興趣。最重要的是,我想要傳達這樣一種感受:盡管科學研究有時很難,卻非常有趣,尤其是它經(jīng)常帶給我們意外之喜。這一點民間傳說很少能做到因為傳說很少會讓我們對外面的世界感到好奇?茖W是一則則從未停止過讓人驚訝和扣人心弦的故事,就像所有好的故事一樣,在復述時永遠不會讓人感到厭煩。的確,在許多方面,科學是人類講故事的巔峰之一,而進化論就是其中最好的一個例子。
為了明確起見,我特別補充一點,本書將經(jīng)常提及動物會有意追求特定的進化策略,或基因會為自己爭取利益,這并不意味著動物(事實上,有時候也包括人類)或基因能意識到它們正在做什么,甚至不意味著它們打算以特定的方式行事。這只是進化生物學中的一種慣例,它源自這樣一個事實:自然選擇似乎(在隱喻意義上)以目的論的方式來選擇動物的行為。如果你愿意,你可以用一種更準確的方式來重新表述每一件事情,但它將不可避免地冗長、枯燥乏味。在科學研究中,不必要地把事情復雜化不會有任何好處,因為人類的大腦并不是為處理復雜問題而設計的。
作者
[英]羅賓·鄧巴(Robin Dunbar)
人類學家,牛津大學進化心理學教授,英國國家學術院院士、百年研究項目聯(lián)合主任,英國皇家人類學研究所研究員,美國心理學會會員。提出了社會腦假說、鄧巴數(shù)等著名理論。
譯者
楊光
南京師范大學生命科學學院教授、博士生導師,動物學國家重點學科帶頭人,江蘇省生物多樣性與生物技術重點實驗室主任,主持國家杰出青年科學基金項目、國家重點研發(fā)計劃項目、國家自然科學基金項目等多個重點項目,獲評*長江學者獎勵計劃特聘教授、國家百千萬人才工程暨有突出貢獻中青年專家,*首批全國高校黃大年式教師團隊帶頭人,享受國務院政府特殊津貼專家,江蘇省333高層次人才培養(yǎng)工程第一層次培養(yǎng)對象。兼任中國動物學會副理事長暨生物進化理論專業(yè)委員會主任委員、中國海洋湖沼學會理事、中國生態(tài)學學會動物生態(tài)專業(yè)委員會副主任委員、中國野生動物保護協(xié)會科學技術委員會副主任委員、中華人民共和國瀕危物種科學委員會委員、江蘇省動物學會理事長等,擔任Molecular Biology and Evolution,Integr Zool,The Innovation,Scientific Reports等國際著名期刊編委。
1進化和自然選擇1
1.我們?yōu)槭裁葱枰M化論?2
2.那么,是誰發(fā)現(xiàn)了進化?4
3.達爾文學說怎樣改變了我們對進化的理解?8
4.什么是達爾文的自然選擇理論?12
5.達爾文以哪些證據(jù)支持他的自然選擇理論?14
6.為什么達爾文又提出了第二個理論,即性選擇理論?17
7.我們現(xiàn)在有什么證據(jù)來支持進化論?22
8.但是進化論不就是一個理論嗎?26
9.那么,為什么有那么多人不相信達爾文學說呢?30
10.為何提問題如此重要?31
2進化和適應37
11.物種如何適應環(huán)境?38
12.我們怎樣識別適應?40
13.新性狀是如何出現(xiàn)的?47
14.擬態(tài)是一種適應現(xiàn)象嗎?49
15.痕跡器官可以為進化提供什么證據(jù)?53
16.進化的速度有多快?56
17.氣候變化如何影響進化?59
18.進化的結果必定是完美的嗎?63
19.為什么有些生物學特征似乎被設計得很差?65
20.為什么我們有時候會成為文明病的犧牲品?67
3進化與遺傳71
21.為什么遺傳學發(fā)現(xiàn)對我們理解進化如此重要?72
22.什么是孟德爾遺傳定律?74
23.什么是現(xiàn)代綜合進化論? 78
24.DNA的發(fā)現(xiàn)如何改變我們對進化遺傳機制的理解?80
25.什么是遺傳適合度?82
26.基因真的是自私的嗎?85
27.但動物怎么知道誰是它們的親屬呢?88
28.除DNA外,還有其他的生物學傳遞方式嗎?91
29.進化能在沒有自然選擇的情況下發(fā)生嗎?94
30.何謂分子鐘?96
4生命的進化99
31.地球上的生命究竟是怎樣起源的?100
32.我們所知的地球生命是如何在這些非常原始的條件下進化而來的?103
33.為何細菌和病毒的進化速度如此之快?106
34.為什么多細胞生物會進化?108
35.何謂共生?110
36.我們有哪些重要的共生體?112
37.生物體是細胞、個體還是復合體?116
38.那么,我是個體還是復合體?119
39.為什么我們不能長生不老?122
40.進化縱然是事實,但為什么進化論與今天的我們有關?125
5物種進化129
41.何為物種?130
42.為何物種難以定義?133
43.新物種是如何形成的?136
44.為什么遺傳學和解剖學有時在進化歷史方面存在分歧?139
45.物種為何會滅絕?142
46.地球生命史上發(fā)生過多少次大滅絕事件?146
47.恐龍真的滅絕了嗎?149
48.人類是否對物種滅絕負有責任?153
49.物種能死而復生嗎?156
50.物種遺傳多樣性重要嗎?158
6復雜性的演化161
51.為何某些物種會以其他物種為食?162
52.動植物如何相互利用?164
53.何為食物網(wǎng)?166
54.生態(tài)系統(tǒng)是否在進化?169
55.人類破壞自然平衡的后果嚴重嗎?172
56.有性生殖為何進化?175
57.兩種性別是如何決定的?177
58.所有生物都以同一方式?jīng)Q定性別嗎?180
59.為何要在繁殖和撫育之間進行權衡?183
60.為什么先天和后天之爭一直困擾著我們?186
7人類的進化189
61.誰是我們人類最早的祖先?190
62.誰是尼安德特人?193
63.為什么尼安德特人的眼睛那么大?195
64.為什么尼安德特人滅絕了?199
65.我們真的都擁有尼安德特人的基因嗎?203
66.為什么整個人類譜系中只有一個物種存活了下來?204
67.關于現(xiàn)代人的近期進化歷史,分子遺傳學能告訴我們什么?207
68.種族差異是否具有適應性?209
69.為什么人類是唯一擁有語言的物種?213
70.人類還在進化嗎?216
8行為的進化221
71.行為在進化中扮演了什么角色?222
72.我們如何解釋利他行為進化?224
73.為什么會有合作進化?227
74.我們和誰結婚對進化有影響嗎?230
75.人類真的是一夫一妻制嗎?233
76.在進化過程中利益沖突是不可避免的嗎?236
77.行為有性別差異嗎?240
78.為什么不同物種的交配制度會不同?243
79.人類行為總是具有適應性嗎?245
80.進化論否定存在自主意識嗎?248
9社會行為的進化253
81.為什么有些動物群居生活?254
82.為什么群體規(guī)模不能無限變大?257
83.大群體如何避免公共物品困境?261
84.社會生活復雜在哪里?264
85.為什么有些動物的腦容量非常大?266
86.動物是如何把群體聯(lián)系在一起的?270
87.那么,人類是如何將更大規(guī)模的群體聯(lián)系在一起的呢?274
88.如何解釋欺騙行為的進化?276
89.靈長類動物的社會是如何進化的?279
90.人類社會進化了嗎?282
10文化的進化285
91.文化會進化嗎?286
92.為什么人類的文化如此多樣?289
93.為什么會進化出那么多種不同的語言?292
94.除了人類,還有其他擁有文化的物種嗎?296
95.為什么只有人類擁有高等文化?298
96.音樂是何時及如何進化的?301
97.宗教進化了嗎?304
98.互聯(lián)網(wǎng)會改變人類進化的進程嗎?307
99.進化論是否對生物學以外的學科有啟示?309
100.那么,為什么人們仍然會誤解進化論呢?312
延伸閱讀318