电鱼为什么会发电
我们无法解释,鱼的发电器官是怎样产生的,甚至就连它发挥的作用和机能,我们也不是很清楚。
毫无疑问,对于能发电的电鳗和电鲔来说,发电的器官使其具有强大的防御能力,也能增强其捕食能力。但是,根据玛得希的研究来看,尾巴上与发电器官相似的构造,即使受到很大的刺激,其发电量也小到不足以达到上述任一目的。除此之外,麦克唐纳博士认为, 电鳐在靠近头部的地方还长有另一个器官,它才与电鳗的发电器官具有真正的同源性,但这个器官本身却并不带电。
电鳗、电鲔和电鳐虽然都隶属于脊索动物门,鱼纲,但前两者
相关研究结果普遍显示,这些能够发电的器官在内部构造、神经分布以及对各种药物的反应状态方面,都与一般的肌肉非常相似。并且,这类器官在发电的过程中都伴随着肌肉的收缩,这一点非常值得我们注意。
对此,拉德克里夫博士认为,由于电鳐的发电器官与肌肉和神经在静止状态时是非常相似的,所以其放电原理可能与肌肉和运动神经在运动时放电的原理差不多,没有什么特别的。
到目前为止,我们对这种现象还没有一个确定的结论,因为我们对现存的电鱼的起源,以及其祖先的习性、构造一无所知,而且我们对这种器官的作用也不了解,所以不能妄自推测不存在各级过渡类型,其身上的这类器官在进行逐渐完善的发展。
由于我们在大约12个不同种类的鱼身上发现了发电器官,并且这些鱼的亲缘关系远近不一,甚至有的种类相差甚远,所以使这个问题变得更加难以解释。
如果同一个纲的生物具有相同的器官,特别是这些物种的生活习性都不相同的时候,我们就可以推断出该器官的存在证明这些物种有着共同的祖先。另外,在进化过程中,同纲的另一些种类由于不使用该器官而导致其逐渐退化,甚至消失。所以,如果这些电鱼是从同一远古祖先那里继承了发电器官,那么它们之间可能存在特别的亲缘关系,但事实却不是这样。
我们没有得到地质学的证据来证实大部分鱼类以前都具有发电器官,并且现在发电器官消失退化的种类是这些鱼类的变异后代。我们在对相关问题进行观察和深入研究时发现:
●不同的鱼类发电器官的生长部位与构造各不相同,就像电子电路的排列方法。同时,巴西尼认为,这些鱼类发电的过程与机理也不相同。
●这些发电器官的神经来源也不相同。这一点被认为是最重要的一点。
因此,尽管这些鱼类都具有能够发电的器官,但我们不能认为这些器官具有同源性,它们唯一类似的地方就是都能放电。
如此一来,我们就不能认为它们有着相同的祖先,或者因为有相同的祖先而在各个方面有着紧密联系。实质上,这些电鱼应该是由几个亲缘距离极远的物种逐渐发展而来的,所以这些器官只在放电这一点上具有一致性。
红门兰属:隶属于被子植物门,单子叶植物纲,兰目,兰科
但是,这里有一个非常重要的难点还没有解决,即这种器官是通过怎样进化和改变,才能在这些亲缘关系极其疏远的鱼类中形成相同功能的。
属于不同科的具有发光器官的昆虫,其发光器官位于身体的不同部位,这个现象与鱼类的发电器官一样,让我们难以清楚解释。这也是由我们目前认知有限造成的。与此同时,植物也存在相似的情况,例如红门兰属和 马利筋属 的花粉块都长在具有黏液腺的柄上,但这两个属在显花植物 中的亲缘关系非常远,而且这种结构对于它们来说也不是同源器官。
乌贼的眼睛与脊椎动物的眼睛
尽管有一些亲缘关系非常远的生物具有相似的特殊器官,并且这些器官的功能与外观也非常相似,但是它们之间还是存在着根本性的差别。例如,头足类中乌贼的眼睛从外观上来看与脊椎动物的眼睛十分相似,但是我们知道这两类动物之间的亲缘关系十分遥远,因此它们的眼睛不可能是由同一祖先发展而来的。
头足类 即头足纲,隶属于软体动物门。头足类全海产,肉食性,身体左右对称,分头、足、躯干三部分,其中头部发达,呈球状,两侧有一对发达的眼。足部生于头部,特化成腕和漏斗,故称头足类。现存约700种,化石种有1万种以上,代表动物有章鱼、乌贼、鹦鹉螺、锦葵船蛸等。
乌贼的眼睛
对于视觉器官来说,它们必须具有一种由透明组织形成的某种晶状体结构,才能将影像投射到暗室的后方,最终完成影像光线的折射。
汉森先生在对头足动物进行研究时,发现了一个非常重要并且具有特别价值的线索,即乌贼的眼睛与脊椎动物的眼睛除了表面上看起来相似以外,它们没有真正相同的地方。
在此,我只简单说明两者之间的几个不同的地方,而不再进行深入的讨论:
●高等乌贼的晶状体由两个部分组成,二者在构造和位置方面与脊椎动物的晶状体完全不一样,更像两个前后排列的透镜。
●高等乌贼的视网膜构成成分的位置和数量与脊椎动物的完全相反,而且有一个大型的神经节在其眼膜内。
●两者眼睛周围的肌肉也有很大区别,其他的结构也是如此。
因此,由于两者存在外部相似而内部差异巨大的特点,我们描述头足类与脊椎动物的眼睛变得非常困难,既要面面俱到,又要考虑术语在两者之间的适用性。
两者的眼睛都是在自然选择过程中由连续、细微的变异积累的结果,这一点谁都可以随意地质疑,但如果两者眼睛逐渐演化发展形成的过程确实存在,那么我们就能证明相似的发展过程也能存在于另一种情形中。
反之,我们假设两者的眼睛确实是各自发展而来的,那么我们便能预测出这两个类群的视觉器官在构造上有着根本不同。这就好比两个不同的人在同一时间创造出了相似的东西。
在我们上面列举的各种情况中,由于自然选择总是保留那些具有有利变异的个体,所以就出现了不同的生物体产生了具有相似功能的器官,但是这些器官却不是来源于共同的祖先。
“条条大路通罗马”现象
米勒为了证明本书的结论,很谨慎地进行了相似的讨论。他对甲壳纲中的动物进行了详细的考察,发现少数几种甲壳动物具有能够适应陆地呼吸的器官。其中两个亲缘关系非常近的科中的物种非常相似,特别是一些重要性状,如感觉器官、循环系统、胃里丛毛的复杂位置,以及鳃的构造和用于清洁鳃的小钩,都完全一致。由此可以看出,它们如此之高的相似度,使这两个科中占少数的陆生种类所具有的呼吸器官变得非常重要。因为既然这两科动物的呼吸器官,大部分结构和性状都非常相似,那为什么有的呼吸器官可以适应陆地生活,而有的呼吸器官却适应水中生活呢?
在我看来,这两科物种在结构上具有这么多相似性,只有用它们具有相同的祖先这一说法才能进行合理、全面的解释。然而,米勒研究的这两个科的物种大部分与甲壳纲其他物种一样是水栖的,所以我们就不能假设它们的共同祖先的呼吸器官曾适应于陆地生活,毕竟这种情况的可能性极低。
于是,米勒又对这些物种的呼吸器官等进行了详细的研究,并发现在这些物种之间,呼吸孔开闭的方法、位置以及其他的一些附属构造等重要方面,都存在着差异。
我们可以在假设不同科的物种能够逐渐适应水外生活与呼吸空气的前提下,理解和预测这些差异。因为变异是由物种本身及环境这两个因素决定的,而这些差异存在于不同科的物种身上,所以它们产生的变异也就不会完全相同。
我们可以看出: 生物在进化过程中,不同构造要想获得相同的机能,自然选择就会对不同的材料也就是不同的变异类型进行筛选。 这样产生的构造在物种间必然互不相同。如果这些器官的产生是上帝分别创造的,那么上述这些现象就不能得到很好的解释。经过自己的研究和论证,米勒已经基本同意了我的观点。
已故的著名动物学家克莱巴里德教授也曾提出过相似的看法,并且得到与我一致的结论。他曾经在观察后明确提出,属于不同亚科和科的 寄生螨类 ,都具有毛钩结构。因为它们的亲缘关系较远,所以这种结构不可能是遗传自同一个祖先,而应该是在进化过程中分别形成的。这种结构在不同类群也具有不同的形成方式,有的是由前腿,有的是由后腿,有的是由下颚或口,还有的是由身体后部下端的附肢变化而形成。
寄生螨类:指隶属于节肢动物门,
我们可以由此发现,不具有亲缘关系或关系十分远的种类间,存在外貌非常相似的不同来源的器官,而且这些器官的功能是基本相同的。换句话说,这揭示了一个普遍存在于自然界的共同规律,即这些具有相似功能器官的生物,其器官的形成与发展可以完全不同。
●鸟类布满羽毛的翅膀和蝙蝠膜状翅膀虽然功能相同,但是构造完全不同。
●昆虫中,苍蝇的膜翅、甲虫的鞘翅和蝴蝶的鳞翅,虽然都用于飞行,但是它们却有很大的差异。
●双壳类 的物种虽然都能够开闭自己的壳,但其咬合的方式却是多种多样的。这一点对比贻贝具有的简单韧带结构和胡桃蛤犬牙交错的齿就可以看出来。
●植物种子的构造和形状各不相同,导致它们的传播方式也不相同:有的种子又轻又小;有的带有比较轻的像气球一样的薄膜;有的外面包裹有鸟类喜欢吃的果肉,这些果肉虽由不同的结构发展而来,但都富含营养并且颜色鲜艳;有的具有各种各样的钩或是锯齿状的刺,可以附着在走兽的毛皮上而被传播到其他地方;有的具备结构精巧和形状各异的毛或翅,可以通过风力传播。
我们应该注意这种“条条大路通罗马”的现象,即各种不同的演化方式最终得到相同的结果。
种子的传播 植物的种子一般通过风力、水力、动物和人类的携带来传播,也有通过自身的机械力进行传播的。通过风力传播种子的植物有很多,它们的种子通常细小质轻,能悬浮在空气中,被风吹到远处,如蒲公英的种子。通过水力传播种子的植物一般生长在水边、水中或沼泽里,其种子或果实能在水中漂浮,如莲和椰子。通过动物和人类传播的种子一般分为3种,一种是自身长有钩刺,可以挂在动物或人的身上,从而进行传播,如苍耳;一种是果实味道丰美,是多种动物的食物,但种子的种皮坚韧,不易消化,会随着排泄物一起排出动物体内,从而进行传播,如槲寄生;还有一种比较特殊,如松子,其本是松鼠等动物的食物,但松鼠习惯将食物深埋储藏,后来没有被吃掉的部分就会萌发成幼芽,从而起到了传播的作用。依靠自身的机械力传播的植物有大豆、喷瓜等,它们的种子多被包裹在荚中,荚在干燥的过程中,其细胞排列形式逐渐交错,产生扭裂现象,并借此把种子弹出,分散远处。
花的结构与传粉方式
有的人认为生物的多种演化方式没有任何特别的意义,只是为了增加多样性,这自然是不可信的。有些植物的受精依靠外力的帮助才能得以完成,例如无论是雌雄同株 的植物,还是雌雄异株 的植物,一般情况下,它们雄蕊上的花粉都无法自己落到雌蕊上。为了解决这个问题,它们要么产生较轻巧且松散的花粉,被风吹落在雌蕊上,要么通过分泌花蜜来吸引昆虫,让昆虫传播花粉,而后者较前者更为常见。
通过这些常见的现象,我们可以发现,为了传播花粉,很多植物花的构造都产生了大量的变异,但实质上它们还是以相同的方式发挥作用,即都具有雌蕊、雄蕊等构造。不过,这些构造的变化却是各种各样的,有时它们甚至会因为某种特殊的环境刺激而产生特殊构造,如类似陷阱一样的结构,或者一些可以贮藏花蜜的结构。
吊桶兰与土蜂
克鲁格博士曾描述过 吊桶兰属 的特殊适应结构,其唇瓣上长有两个能分泌水滴的角状体。这些水滴可以滴落在唇瓣形成的一个凹状物中,就好像滴落在一个大水桶里一样。当积攒到一定的程度时,水就会从“水桶”一边的出口流出来。这种唇瓣形成的水桶,两侧具有出口,中间是十分特别的肉质棱结构,如果不是亲眼所见,我们怎么也想象不到这些构造的作用。
吊桶兰属:隶属于被子植物门,单子叶植物纲,
克鲁格博士在观察中发现,有一种土蜂会争相拜访这种具有巨大花朵的兰科植物,但它们并不是为了吸食花蜜而来,而是为了取食唇瓣内的肉质棱。不过这种取食是有风险的,土蜂经常因为互相碰撞而掉进“水桶”里,被其中的水浸湿翅膀而无法飞行,只能顺着出水口的小沟爬出来。那条小沟上正好长着雌雄蕊合在一起的主体。由于大量掉入水里的土蜂都会从小沟慢慢爬出去,并且小沟非常狭窄,因此土蜂的背部会擦过主体,带走具有黏着能力的花粉块。如此一来,土蜂穿过小沟逃离时,就会把花粉块也带走。
克鲁格博士寄给我一朵花和一只蜂,它们都被浸泡在酒精里。这只蜂在还没有爬出花的时候死了,所以它身上还沾着花粉块。土蜂顺利爬出后,会携带着花粉飞到其他花或者同一朵花上,也许又会掉进水中,然后再次从小沟中往外爬,这时它背上的花粉块就会接触并黏着到具有黏性的柱头上,使花完成授粉过程。
到这里,我们应该能对这种花之所以有如此复杂的结构有一个清晰的认识,即水桶结构是为了迫使土蜂掉进水里之后不能飞出,不得不通过小沟,把具有黏性的花粉块带走或留在柱头上。
弹粉兰与土蜂
还有一种叫作 弹粉兰 的兰科植物也具有非常奇特巧妙的构造,并且与吊桶兰具有较近的亲缘关系。土蜂造访这种花是为了取食唇瓣,在取食过程中,它们会接触到一种类似于触角的突出物。这种细长的能够感觉外界刺激的结构被土蜂接触时,就会引起反应,促使皮膜裂开,进而使花粉块弹射到蜂的身上。这种兰科植物是雌雄异株的,当土蜂携带着花粉块访问雌花时,由于雌花柱头具有一定的黏性,就可以黏着花粉,进而完成受精。
弹粉兰
Q:究竟怎样才能弄明白这种复杂的逐级演化的机制,以及通过不同的方式达到同一目的的这些方法?
A 这个问题的答案我在前面的讨论中就已经给出了,即两种不同类型的物种出现变异时,由于其本身的差异性,导致产生的变异也是不相同的,就算变异的目的相同,在进行自然选择之后,它们所得到的结果也可能不同。
与此同时,我们也应该清楚,那些具有发达功能的物种全都经历过很多的变化,是这些变化使它们越来越完善。
所有完善的构造都会得到保留,进而传递给后代,并且这些构造不容易在自然选择中消失。
因此,一个物种所具有的全部结构,都是在自然选择的过程中,通过不断适应环境所获得的。无论这些构造因为什么目的产生,它们全部都是无数的遗传与变异在自然选择作用下产生的结果。
自然界没有飞跃
最后,我们再把现存的已知类型与灭绝的未知类型进行比较,其中前者的数量远远少于后者,但是前者所有器官几乎都不是不变的,它们都经过很长的一段过渡时期。在各种情况下,我们很难对器官形成过程中的过渡状态进行推测。
实际上,物种一般不会为了达到某种特殊目的,而创造出一种新的器官,而是采取将原有器官进行转变来达到目的。这正如《自然史》 所写: “自然界没有飞跃。” 虽然这句格言就当下来说有些过时和夸张,但它几乎被所有具有丰富经验的博物学家认可。
另外,这种变化也像爱德华曾经说过的那样,“自然界在变化方面是巨大的,但在革新方面却是缓慢的”。
如果神创论 成立,那么为什么如此多的变异却没有产生相应数量的新形式呢?既然物种是被分别创造出来的,目的只是为了适应并占据自然界中的不同位置,那么为什么它们的一些构造和器官却存在如此多的各级过渡类型,将它们紧密联系在一起?两种不同的构造在转变时为什么不是飞跃式的直接转变呢?自然选择学说就可以清楚地对这些现象进行解释,因为自然选择主导下的改变永远也不可能是突然而剧烈的,其发展过程由于是通过连续细微的变异来发挥作用,所以是非常缓慢的。