我們以為達(dá)爾文的進(jìn)化論放諸四海而皆準(zhǔn)。然而，生物學(xué)家又有了新發(fā)現(xiàn)：進(jìn)化在不同尺度下或采取不同策略。對于體形小于1毫米的物種，起作用的可能不是自然選擇，而是隨機(jī)漂變。難道是一種量子效應(yīng)？

撰文 Emilie Rauscher

編譯 鄭丁葳

    1859年，英國博物學(xué)家查爾斯·達(dá)爾文提出了震驚世界的進(jìn)化論。如今，進(jìn)化論早已成為生物界眾所周知的黃金法則。40多億年來，生物的發(fā)展皆遵循這一法則。自然選擇決定了一切生物的存亡，無情地淘汰掉那些缺乏適應(yīng)能力的生物。眾生平等，無一例外。然而真是這樣嗎？根據(jù)物理學(xué)理論，微觀物質(zhì)與宏觀物質(zhì)并不遵循同樣的規(guī)則：行星和蘋果遵循經(jīng)典物理規(guī)則，而微觀世界則被量子力學(xué)支配著。量子力學(xué)顛覆了人們對日常物質(zhì)的認(rèn)識，充滿了隨機(jī)性。那么，生物界是否也如此呢？當(dāng)長頸鹿和燕雀在進(jìn)化過程中不斷經(jīng)受大自然的嚴(yán)峻考驗(yàn)時(shí)，地球上數(shù)以億計(jì)的微生物和單細(xì)胞生物又經(jīng)歷了些什么呢？實(shí)驗(yàn)結(jié)果令人難以置信：微觀尺度的生物似乎擺脫了自然選擇的制約，它們的進(jìn)化也具有隨機(jī)性，宏觀世界的法則失效了！這難道意味著生物進(jìn)化在宏觀尺度遵循經(jīng)典的達(dá)爾文理論，而在微觀尺度則“量子化”了？

    當(dāng)然，粒子物理與生物進(jìn)化之間并無直接聯(lián)系。然而，越來越多的證據(jù)表明，生物的體形大小確實(shí)能夠影響其進(jìn)化過程。英國貝爾法斯特女王大學(xué)生物科學(xué)學(xué)院物理學(xué)家阿克塞爾·羅斯貝格（Axel Rossberg）表示：“我挺喜歡這種與量子物理之間的類比。微小物體表現(xiàn)出的隨機(jī)性通常比龐大物體來得明顯。因此，不妨把量子機(jī)制視作概率理論的一種……”

    無所不在的隨機(jī)現(xiàn)象困擾了英國生物學(xué)家約翰·邦那（John Bonner）好多年。他在研究盤基網(wǎng)柄菌(Dictyostelium discoideum，一種單細(xì)胞黏菌，在必要的時(shí)候，大量黏菌能夠聚集在一起形成一個(gè)多細(xì)胞個(gè)體)的過程中，一直在思考為什么這種黏菌會有如此的多樣性。這位達(dá)爾文學(xué)說的忠實(shí)擁護(hù)者明白，“用自然選擇以外的機(jī)制來解釋這一多樣性的念頭是萬萬不能有的”。按照經(jīng)典進(jìn)化論，我們的每一個(gè)特征都是適應(yīng)自然的結(jié)果……所以才會有上萬種鳥類，征服并生活在這世上幾乎同樣多的不同環(huán)境中。不過，約翰·邦那研究的微生物盡管生活在極為相似的環(huán)境中，卻有著千奇百怪的模樣：放射蟲（一類浮游動(dòng)物）多達(dá)5萬種；出現(xiàn)在所有水域的硅藻多達(dá)10萬種；海洋原生動(dòng)物中有孔蟲有27萬種……進(jìn)化是怎么走到這一步的？自然選擇在它們身上是如何起作用的？經(jīng)典理論要怎樣才能解釋它們的多樣性？

    約翰·邦那逐漸感到，微生物千變?nèi)f化、種類如此之多的主要決定因素是隨機(jī)漂變，因此他推測，自然選擇并未作用于微生物。當(dāng)然，經(jīng)典生物學(xué)早已承認(rèn)并接受隨機(jī)漂變的存在：基因突變、生命繁殖、生物遷徙……都伴隨著隨機(jī)漂變。只是，學(xué)界認(rèn)為隨機(jī)漂變作用有限：隨機(jī)漂變令新事物得以產(chǎn)生，而自然選擇負(fù)責(zé)取舍。