如果生物进化的机制满足物竞天择,那么如果有朝一日地球上的某些地区环境发生突变,是否可能出现一些非常奇怪的进化现象呢?
说到一些基因组合能带来很多的变化,而且很多负责生物核心发育的基因很保守几亿年来都没有太大的变化。今天我们来看看控制发育的基因的变化
有爪类生物(Onychophorans)见图是一种在寒武纪非常兴盛的动物,样子有些像毛毛虫。在今天的澳大利亚雨林地带也大量存在,而且它们今天的形态和寒武纪祖先没有太大的区别。这种生物是节肢动物的祖先(昆虫,蜘蛛,螃蟹,虾等)。有趣的是有爪生物是胎生的。这种生物大概有50个体节,每个体节有一对足。之前本公众号有一篇文章讲蠕虫变成果蝇的文章,这里详细讲讲变化的细节。首先有爪动物的体节变少,控制他发育的hox框减少体节,而且原来控制有爪动物张出脚的部位,现在进化出在一些体节背部需要多长出翅膀,在头部多长出触角之类的变化。当然这些变化也不是一下子突然变出来的。有化石证据显示有过度的物种,比如有在很多个体节都同时长出了脚和翅膀的物种,然后继续进化时,有些体节不需要翅膀了,就抑制了翅膀的发育,最后只发育出一对翅膀和6只脚。一些昆虫的幼体阶段就是蠕虫形态的,它们变化成为苍蝇或者蝴蝶等形态看起来是完全变了样,其实这只是在控制发育的基因框中屏蔽了一些基因表达,或者增加一些基因表达而已。
一些基因是高度保守的,比如90年代瑞士科学家做了个试验,将一个所有两边对称生物(比如海星就不是,而人是左右对称的)都共享的Pax6基因在果蝇身上进行操作。这个基因在果蝇身上会产生眼睛,科研团队复制并开启了额外的这个基因,使得果蝇在触角和胸部等部位都长了眼睛。人类也有这个基因,它控制人类的眼睛和大脑里负责嗅觉部位脑区的发育。这个基因出现变异会导致人的虹膜(黑眼珠)缺少,或者角膜变薄或变模糊。试验中敲除该基因的老鼠会导致老鼠无眼。而人类和老鼠以及果蝇的该基因都非常类似,6亿多年来该基因一直控制着两边对称生物的发展。
其实很多基因都可以在生物远亲中发现同源的基因,也就是说很多基因其实早就存在了,只不过它们被再利用而已。一个在水母身上有某种功能的基因可能在甲壳动物中有另外一种功能,它们并不需要重新开发新的基因,只是需要适当改造原有的基因信息就好了。有一种观点(并非主流观点)认为最近5亿年并没有完全新创造出来的基因,所有的变化都是在修补原来基因和改变不同基因的组合产生的。当然主流观点认为还是有完全新的基因创造出来的。
控制发育的基因一般都很保守,很多类似的基因几亿年来都没怎么变化。主要原因是因为如果发育功能有太大的基因突变,也许整个生物体就变畸形了,导致它并不能产生后代。举个例子,就好像你要把一部捷达轿车改造成卡宴一样。首先生物体要活着进行改造,就好像你在汽车改造中必须保持一定时速不能停车一样(想象一下《生死时速》)。你可以较容易开着车换一个倒视镜,换一个座椅皮套,甚至开着车你要换一个方向盘也是可以的。但是想象一下你要一边开着车一边给车换一套v6发动机?或者说你要一边开车一边把车改造成加长版?不是说完全不可能,不过可行的操作一定很难而且选择不多。所以控制发育的基因一般都是不容易变化的。
虽说发育变异的可能性较低但是并不是完全不可能,进化的力量是强大的。不少科学家相信随便把一个物种放到类似地球的几千万个星球中去,过几十亿年时间,每个星球都会繁衍出根今天地球类似的多元化的生物多样性,而且每个星球的生物都完全不一样。
甚至假如你在一个星球投放的是一个水稻,非常漫长的岁月之后也许人们会发现它演化成为了动物。或者动物演化成为了植物。这并不是不可能的。也许现在的地球动物已经垄断动物界,植物没办法进化成动物,因为它们没办法跟已经很适合做动物的我们竞争。但是就好像陨石灭绝了恐龙,从而恐龙让了个位置给哺乳动物一样,如果现在地球只剩下一个物种,并且不灭绝,很有可能未来它们会演化出功能上类似今天树木,鱼类,鸟类,哺乳动物的生物,只不过它们的外形肯定和我们今天地球上的生物完全不一样。
当然这只是个猜测,至于题目问的问题,并不能简单回答是否有可能,除非真的花几十亿年做个试验。