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优秀论文 | 浅谈物种起源

发布时间 :2020/04/04  编辑:   资料来源:   点击次数:


       

       

       

       

【指导教师点评】 作者完成了中英两个版本的撰写,文章逻辑清晰,形式工整,文笔优美,内容丰富。作者不但使用自己的语言和构想的例子阐述了课程章节的主要内容,还提出了“自然界与人类社会的性选择是截然不同的”这一鲜明观点,并结合课外文献资料查阅和自己的独立思考,对这一观点展开了层次丰富的论述,是一篇优秀的课程论文。(资源与环境科学学院 陈奕云)


       

       

       

     

     

     



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作者:陈宇龙

物理科技学院2018级本科生



《浅谈物种起源》


摘  要:物种起源的基础是生物变异作用,自然选择、性选择、人工选择在生物变异过程中发挥调控作用。本文主要探讨了在性选择作用中性别产生、性成本、物质文化对物种区分的影响,分析了在生物变异中生物竞争、微小差异等对物种区分的基础性作用。


关键词:物种起源;性选择;生物变异作用


命运仿佛摆脱了上帝的枷锁,却难以违抗自然的调控。研究物种起源是非常有趣而又有意义的。达尔文认为物种起源于选择,由自然独到又恰如其分地选择,将物种划分于天空、土地、森林、草原等特定的自然区域。


物种的起源与生命的起源大不相同。生命的起源是探究由无机变有机,由小分子到大分子,由细胞构建生命的过程;而物种的起源则是研究生命产生以后如何发生变化,如何形成纷繁多样的物种的过程。我想,探寻生命变化的历程,对于我们看待生命、世界、人生都是大有裨益的。


一、自然选择中独特的性选择

自然的调控,精确而又不急不缓。性选择是其中最为特立独行的一部分,它属于自然选择的部分,却又与自然选择保持同等重要的状态。


所谓自然选择,就是“有利的个体差异和变异的保存,以及那些有害变异的毁灭”①,这种差异,本质源于基因,表现于性状,淘汰于种群。而性选择却源于雄性个体或雄性生殖细胞相对过剩,而不是个体水平的数目过剩。这是很有意思的。这样就能解释生物种群(包括人类)在大多数情况下都是雄性求偶的原因。例如,海边产卵的海鱼交配时,当精细胞、卵细胞产生的数量相当时(或是精细胞略多),它们便不再需要求偶这种极大消耗能量的行为。


通过性选择,种群中有竞争力的优良个体与同性别的其它个体展开竞争,得到交配的个体就能繁殖后代,使有利于竞争的性状逐渐巩固和发展。这里是通过群体水平阐述的。


雄性和雌性最本质的区别在于染色体,其次是生殖器官,然后是由性激素所调控的各种各样的性状,诸如行为、大小、颜色、形态等等。同时,生殖细胞数目的差异性越大,两性对于后代投入的差别也越大。为接近高投入性别者(一般是雌性),低投入性别者(一般是雄性)之间的竞争也就越激烈;高投入性别者更加挑剔,必然可从低投入性别者那里获得更好的出价。这应该是雄性生物更加好斗的原因之一。


据调查,在原始的有性生殖中,雌体和雄体在形态结构上的差别本不大。但伴随着进化的历程,很多物种的雌体和雄体在形态结构上出现了明显的差异,于是便有了性别二态性的说法,这对于自然生物的进化推动作用显而易见。正如一首诗所写:“如果不是为了性,大自然中绝大多数艳丽、漂亮的东西将不复存在:植物不会绽放花朵,鸟儿不会啾唧歌唱,鹿儿不再萌发鹿角,心儿也不会怦怦乱跳。”

然而,我认为自然界与人类社会的性选择作用之间是有较大区别的。自然界中,任何生物都有过度繁殖的倾向,那么资源越丰富,空间越广阔,物种数目增长就应当越快;但在人类社会,当资源发展到一定程度时,经济水平与人口增长率却呈反比。人类同万物应皆有一套自然运行的原则,但在这里却出现差异,我觉得其中很大一部分原因在于社会文化,人类被教育以伦理道德,但从自然选择的角度而言,这种文化是否遵从自然的顺应作用呢?我觉得答案可能是否定的,但这也可能说明了人类的高等性,因为在这种文化存在的前提下,相对于其他物种而言,人类能够极大占有物质与空间资源。这是十分有意思的。


对达尔文提出的性选择,仍有许多学者持有反对意见。在这些反对意见中,我比较认同的是性的成本说。以雄性孔雀为例,它们在繁殖季节里撑起巨大尾屏,跳起舞蹈,以赢得雌孔雀的芳心;但在平常的日子里,尾屏却是累赘,每年雄孔雀都需要耗费巨大能量长出一些新羽替代前一年脱落的旧羽,而且尾屏亦不是攻击或防御的武器,若碰上猎食者,甚至还会影响自己逃跑的速度。此时,自然便会起到调控的作用——阻止这炫耀的尾巴过度生长,从而保证孔雀种群的稳定。③由此可见,交配需要雄性生物付出巨大代价。曾经,一位英国生物学家提出孤雌生殖将取代双性生殖,原因是有一个来源于有性生殖的种群获得突变,形成的孤雌生殖雌体比有性生殖雌体生产的后代多一倍。但事实证明,孤雌生殖的种群世系往往会进入死角,新的孤雌世系很少产生。相比之下,有性物种是会不断分化的,其优势也就显现出来。在性选择的同时,自然选择的作用往往是干预,防止因为性的过度选择导致能量的大量耗散,从而保证种群、群落的稳定。从这一角度而言,性选择确实需要雄性付出巨大成本。我认为,它实质上理应是一种能量极小化的结果,因为通过性选择的后代需要经过合子产生阶段、淘汰阶段,相比于孤雌生殖的单一后代而言,是更加有竞争力的。同时,我认为两性社会的社会分工是远高于单性社会的,两性选择固然会在交配期内大量耗能,但从长远生存视角考虑,是胜于孤雌生殖的,这体现了自然选择的巨大优越性。

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另一种现象也值得关注,世界不仅被自然作用所调控,同时也被人所调控,我们称其为人工选择。虽然人工选择的产生时间较晚,但对现代社会的作用却很大。人工选择分为有意识(事先列出计划与目标)和无意识(无心插柳式)的选择,它的目的简单清晰,就是产生更有利于人类生存的个体。人工选择的极端性、高效性、可塑性不断凸显,相对情况下经济因素的考虑远远高于自然因素。由此看来,对结果的单向选择性会导致生物种群的抵抗力、稳定性较低。


性选择作为自然选择的分支,是一种特殊的选择作用;而人工选择作为一种较晚出现的调控途径,虽然具有很强的极端性、单向选择性,但对于人类而言作用巨大。


二、物种起源中的生物变异性作用

自然界所产生的影响是关联性的。自然界中生物与生物之间、生物与环境之间协同进化,其中最有名的例子便是虫媒花的构造与传粉昆虫口器的形态相适应。生物对自然的改造更是数不尽数。生物的性状改变,亦或是种群的进化,不是主动的调整,而是一种被动的适应,这种适应是有竞争性的。在种群中,这种适应包括对食物以及空间的占有、性选择以及种群内部本身的社会属性;在群落中,这种适应包括生物本身与自然的竞争,或者说适应自然的改变。物种演化的实质便是竞争力强的物种数目极大增加,竞争力相对弱的物种数目逐渐减少,而数目减少往往是灭绝的前奏。


生物的竞争力与其变异的能力呈正相关。以人工选择为例,在某历史时期,某国家或地区的人需要快马,而另一地区的人需要体格壮硕的马。④由于需求不同,在原始种群的人工选择中,在需要快马的地区,人们会挑选快马的后代相互交配,那些速度不太快的马便失去交配的资格,渐渐被淘汰;而在需要壮马的地区,人们则会挑选壮马的后代相互交配,那些不太壮的马便渐渐被淘汰。在很长一段时间后,就可能产生两种差异较大的亚种马。原始马在原始种群中本来差异甚小,由于选择作用,产生了性状差异较大的亚种,这也就是性状趋异的原理。在自然界里,由于自然选择而导致的性状趋异结果往往与此相同。我以为,能够趋异的实质并不全靠自然选择作用,而多因生物具有变异的能力。如上例可见,如果原始马群没有那微小变异导致的性状差异,自然选择也很难起作用,因此变异是选择的必要基础。


生物都具有过度繁殖的特性,能够变异往往意味着可以取得其他物种还未获得或已经获得的位置,也意味着可以更好地生存。⑤我们可以假想一个较小的空间,如果其中只有一个物种,由于生物间亲缘性太高,物种内竞争一定是十分激烈的。假设其中一部分产生微小变异(比如飞行能力加强,或开始食腐食等等),这个种群所占领的空间将会增大(这里有一个前提,就是生物永远不能完全占满整个空间,因为在占据到一定程度后,种群数量会趋于固定),这里的空间既指真实空间(如飞行能力增强而对天空的占据空间增大),也指生存空间(如食腐而对生存的要求降低)。若存在多个种群,由于种群间虽相互影响但总体上相对独立,因此这个较小空间对于多个种群而言道理相同。最原始的微小变异能够降低整个种群之间的竞争,于是这种变异自然会被逐步放大,最后形成不同物种。因此,只要生物具有变异能力,随着时间流逝,物种数会逐渐增加,整个空间的利用率也会不断增加。变异可以有效降低生物生存压力,因此也普遍存在。我想,这可能也是物种多样性形成原因之一。

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由此看出,变异是普遍存在也是不可或缺的,它是物种多样性产生的基础。而选择作用(包括自然选择、性选择、人工选择等)挑选适应于自然的有利变异,随着时间推移,有利变异逐渐积累,原来只具有微小差异的种群最终便跻身于物种之列了。


三、结语

在原始有性生物中,由于性选择,加之微小的物种变异作用,雄性与雌性之间差异越来越大,其分工也愈加明确。性是有成本的,雌雄动物除了可以按照生殖细胞种类不同予以分类,亦可按照投入资源不同而予以分类,同时性成本的多少也与其物种社会文化程度相关。生物的进化是共同进化,在有限空间内,生物变异减小了生物竞争的压力,它们相互适应对方,同时增强了对空间资源的利用。在生物变异和自然选择共同作用下,单一的生物趋于不同的物种,由此形成现在的大千世界。



参考文献

① [英]达尔文:《物种起源》,周建人、叶笃庄、方宗熙译,商务印书馆1997年版,第95页。

② [美]奥利维雅·贾德森:《性别战争》,杜然译,山西人民出版社2010年版,第1页。

③ [美]詹腓力:《审判达尔文》,中央编译出版社1999年版,第27页。

④ [英]达尔文:《物种起源》,余丽涛译,北京理工大学出版社2007年版,第123页。

⑤ [英]达尔文:《物种起源》,余丽涛译,北京理工大学出版社2007年版,第122页。