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2007-01-12 16:46:39 作者:方舟子 来源:化石网 浏览次数:3641 文字大小【】【】【


    由于眼睛难以形成化石,我们无法从化石直接了解到眼睛是如何进化的。但是,正像达尔文在《物种起源》中所作的那样,如果我们把现有动物的各种各样的眼睛从简单到复杂排列在一起,那么就可以推导出复杂的眼睛是如何一步步进化出来的。比如,我们可以推测鱼眼是这么进化来的:最初的眼睛只是一个由感光细胞组成的平面的眼点,只能感受一个方向的光,就像某些原生生物。接下来,感光细胞凹陷,增加了感光面积,可以感受不同方向的光,提高了视觉的准确度,而且可以防止感光细胞受损伤。这个凹陷越陷越深,最终成为理想的半球形,就像扁虫的眼睛。然后,眼睛的开口开始收缩,形成了“光圈”,差不多在这个时候,眼睛里有了透明的胶状物,避免泥巴进入眼眶内,进一步保护眼睛,并且固定眼睛的形状。眼睛的开口逐渐收缩,“光圈”越来越小,进一步提高了视觉的准确度,直到变成了一个针孔照相机似的眼睛,可以把光线聚焦在感光细胞上,就像鹦鹉螺的眼睛。接下来,眼睛的开口必须用透明的膜封起来进一步保护眼睛,实际上这一层膜可以在任何时候出现,甚至可能眼点一开始就有透明膜的保护,而透明膜并不是那么难有的,可以从身体的其他部分变来(组成人的角膜的蛋白质在人体其他部分也有)。这层透明膜越来越厚,成了晶状体。为了使成像越来越精确,晶状体将逐渐往里移动,逐渐变厚,并通过改变组成晶状体的蛋白质比率使它的不同地方有不同密度,以纠正像差,终于形成了一个复杂的鱼眼。


    也许有人会说,就算从一个眼点可以进化出鱼眼,但是这要用多长的时间才能进化出来呢?进化需要的时间太长了,也是反进化论者攻击进化论的一个常用借口。为了回答这个问题,在1994年,两位瑞典生物学家尼尔森(D.-E.Nilsson)和佩尔格(S. Pelger)设计了一个计算模型,计算上面所描述的从眼点进化出鱼眼需要多长时间。他们的设计思想,实际上与达尔文在《物种起源》所说的相同:第一、从简单的眼睛到复杂的眼睛存在无数微小的变异。为了定量计算,他们把每一个微小变异设置为1%的改进(比如长度改变了1%,蛋白质浓度增加了1%等等),他们算出从眼点到鱼眼共需要1829个1%的改进,也就是需要1829个步骤。第二、这些微小的变异会影响生物的生存。视觉的微小改进,会使捕食者更好地发觉猎物,或使猎物更好地躲避捕食者,或者使蜜蜂能在雾中更快地找到花朵采蜜,这就有了生存优势。第三、这些变异是能够遗传的。在遗传学上,我们用遗传率来表示某个特征与遗传相关的程度,通常是用同卵孪生子(他们的基因完全相同)和异卵孪生子比较而测定。遗传率100%意味着该特征在同卵孪生子中完全相同,而遗传率0%意味着该特征在同卵孪生子中的相同程度和任意两人一样。我们并不知道眼睛的遗传率是多少,但是可以参考其他的身体特征进行估计:人的身高的遗传率为79%,坐高为85%,腿长为77%,臂长为80%,头宽为95%……也就是说,人的身体特征的遗传率一般来说高于50%。尼尔森和佩尔格将眼睛的遗传率设为50%。显然,这是个很保守的估计。实际上,在需要做估计时,他们都尽可能地保守,以便让进化所需的时间尽量地延长,使反对者无话可说。他们的论文的题目就叫做《对一种眼睛进化所需时间的保守估计》。在做了种种保守的估计以后,代入方程式计算(群体遗传学有专门的方程式计算一个有优势的遗传变异在生物群体中的传播时间),结果还是出乎意料:从眼点进化出鱼眼,只需要35万代。以一代为一年(这是大部分低等动物的情况)计算,也就是说,只需要35万年,这在地质年代上只是一瞬间。
 

    眼睛实际的进化时间可能比这快,也可能比这慢,这取决于环境压力的大小和特定动物的生存对眼睛的依赖程度。但是,这个结论是很显然的:眼睛的进化,要比设想的快得多。动物在地球上已至少有6亿年的历史,这足以使眼睛进化出非常多次。生物学家在研究了不同动物的眼睛结构之后,发现它们共采用9种不同的光学结构,而且每一种结构都出现了不止一次。眼睛在动物界至少独立进化了40次,可能多达65次。

    可见,像眼睛这样的复杂器官的由来也是可以用自然选择来解释,并不需要由上帝来设计。事实上,如果我们仔细研究眼睛的结构,就会发现它并非像我们想象的那么“完善”,而存在许多“设计”缺陷,甚至是非常愚蠢的“设计”,任何一个工程师都不会做那样的设计,更不要说上帝了。我们可以用人眼做一个例子。人的视网膜分成三层:最底下一层是感光的锥细胞和杆细胞,中间一层由双级细胞、水平细胞等神经元组成,最外面一层是神经节细胞,将眼睛感觉到的光信号传递给大脑。视网膜的外面还覆盖着一层毛细血管。这完全是个前后颠倒的不合理的设计。感光细胞应该在最前面感受光线,神经、血管应该放在后面才对。而按这种颠倒的设计,光要穿过血管、神经才能抵达感光细胞,不仅光线的质量下降,而且血管的影子会影响我们的视觉,为了克服这些影子,我们的眼睛必须不断地做细微的运动以扫描整个视野,然后让大脑合并这些质量不佳的图片,去除阴影,再组成一幅完整的图像。为了传递光信号,视网膜的神经元要与一束视神经相连,视神经穿出眼球再绕回大脑。由于视神经在视网膜的前方,它穿过视网膜的那个孔不可能有感光细胞,这样就造成了视网膜上有一点没法感光,也就是所谓盲点。我们平时感觉不到盲点的存在,是因为大脑能根据从两个眼睛得到的信息取消彼此的盲点,形成完整的图像。
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本文引用地址:http://web.uua.cn/article/show-170-1.html

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