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眼睛的奇幻進化:自然選擇還是精妙設計?

創造論者最愛拿“眼睛進化”來作文章切入點——究竟人類眼睛與章魚眼睛隱藏了哪些不為人知的秘密? 這是演化論的自然選擇作用,還是智慧設計的巧妙構思? 今天,我們就來重新審視這一話題。

眼睛的奇幻進化:自然選擇還是精妙設計?

提起眼睛的爭議,不禁讓人聯想到上期討論寒武紀生命大爆發的場景。 達爾文在《物種起源》中曾直言,寒武紀那段生命爆發的現象顯然與進化論存在不協調。 原因在於他那個年代缺乏足够的化石記錄,難以證明寒武紀之前地球上豐富多樣的生命形式。 可隨著後來埃迪卡拉紀生物群化石的陸續發現,人們逐漸認識到:在寒武紀之前,生命早已顯現出各式各樣的模樣,只是由於化石保存條件的限制,才讓寒武紀的爆發看起來如此突兀。 對此感興趣的朋友,不妨回顧上一期節目以獲得更多線索。

然而,除了寒武紀之外,達爾文在書中還提到了另一個耐人尋味的問題——眼睛的構造。 他在描述眼睛時提到,其不僅具有自動調節焦距、適應不同採光需求、糾正球面像差和色差等精妙功能,簡直堪稱無與倫比的“設計”。 從表面上看,這似乎像是承認眼睛經過了某種“設計”,從而為進化論的懷疑者提供了可乘之機,聲稱如此精細的結構不可能純靠自然演化產生。

但是,達爾文在書中並未止步於此。 緊接著,他提出了一個關鍵論點:“只要複雜的眼睛到簡單的眼睛之間存在眾多過渡形態,並且每一種形態對其擁有者都具有切實的生存意義,那麼複雜完整的眼睛便可通過演化漸進形成。”如果只盯住他前半段的話,可能會誤認為達爾文心有餘而力不足; 但細讀後半部分,便會發覺他給出了一條理性演繹的脈絡,而那些片面引用達爾文原話的人,也正是囙此曲解了他的本意。

眼睛,幾乎成為動物界的標配。 據統計,約有96%的動物擁有精密的視覺系統。 這一系統主要有兩種典型形式:一是脊椎動物及部分軟體動物所具備的帶透鏡結構的“透鏡眼”; 二是昆蟲及其他節肢動物所擁有的結構獨特的“複眼”。 舉個例子,獵鷹擁有世界上最為敏銳的視力,不啻為天空中流動的長焦鏡頭。 它不僅可以在千米之外精准捕捉兔子的身影,還能在300公里/小時的俯衝速度下保持視覺清晰無比,這無疑對它捕獵極為重要。 獵鷹的優异視力根源於它那適度龐大的眼球——若與人類比,尺寸雖相近,但考慮到體積比例,人類的眼睛就顯得相形見絀; 而從感光細胞數量來看,獵鷹約有一百萬個,而人類則僅有二十萬個,其硬體設定堪稱頂級。

再看那眼球幾乎超出腦袋比例的眼鏡猴,它的每個眼球幾乎與腦殼等大,這種誇張的設計正好迎合了它夜行性的生活需要:在漆黑的夜晚,大眼無疑能最大限度地收集光線。 而且,這些眼鏡猴還有一個絕技——脖子可以360度旋轉,確保它們能够迅速捕捉周圍的動向。

如果把眼睛的設計類比為單反相機,瞳孔便像是光圈,調控進光量; 晶狀體則如同透鏡,負責對焦; 視網膜則擔綱感光元件,最終形成影像。 在獵鷹的案例中,它的眼睛仿佛配備了超遠射的長焦鏡頭,無論遠近都能應對自如; 而在高速俯衝時,則需要類似高速快門的極快反應速度。 至於眼鏡猴,其大眼正如相機大光圈設計,在夜晚能迅速捕捉微弱的光線,以確保視野清晰。

那麼,複雜而精巧的眼睛究竟是進化的累積結果,還是某種“智慧設計”的產物呢? 反對進化論的人士常以“不可簡化的複雜性”論調為依據,認為如獵鷹眼睛若缺少晶狀體、虹膜或視網膜中的任何一部分,都無法完成其基本功能,從而斷定所有這些結構不可能逐步演化而成。 然而,這一論斷並非無懈可擊。 如達爾文指出,只要能在從最簡單到最複雜的進化途中找到一系列有用的過渡形態,那麼眼睛完全有可能按部就班地演化出來。

科學家們已經發現不少眼睛的演化過渡形態。 最原始的視覺起源於某些單細胞生物,如邊毛藻中的噬子素,這是一種感光色素,其變色機制為單細胞提供了基礎的明暗資訊。 隨後,感光細胞的出現讓視覺功能得以普及,如蚯蚓就靠感光細胞感知光線,從而避免在明亮環境下存活風險。 更進一步,簡單的雙細胞結構——一個感光細胞配合一個遮光的色素細胞,便讓動物能够感受光源方向,這對躲避捕食者至關重要。 隨著進化的推進,感光細胞逐漸聚集並凹陷形成初級的“眼窩”,不僅能避撞,還更好地區分光線方向。 接著,透明分泌物在凹陷處形成,起到了原始透鏡的功能,這就是我們在鸚鵡螺等生物中所見的典型結構。 由此,我們已經可以從現存生物中窺見眼睛進化的漸進路徑——儘管完整的化石記錄難以保存軟組織的細節,但這些漸進變化無疑印證了演化的力量。

另外,關於複眼和透鏡眼之間的關係,通過基因學的研究也找到了共通點。 科學家們發現了一種叫做P X六(Pax6)的基因,這個古老且高度保守的調控基因掌控著動物眼睛的發育。 甚至通過實驗,將小鼠的Pax6基因導入果蠅體內,也能使果蠅長出複眼,這無疑表明這兩種眼睛擁有共同的起源。

有反對者指出,在埃迪卡拉紀化石中,眼睛的痕迹寥寥無幾,而到了寒武紀時,眼睛卻幾乎成為所有生物的標配,如此迅速普及,似乎無法歸因於自然演化。 在1994年,生物學家尼爾森和佩格通過一項數學模型類比了眼睛從感光細胞逐步進化到人眼的全過程,結合每個微小突變的發生概率與所需時間,其悲觀估計為36.4萬年,甚至這一數據還被視為“多算了”的估計。 儘管這一研究在學術界引發激烈討論,2001年反對者大衛柏林斯基提出質疑,但隨即又被尼爾森及其他學者有力駁回。 若尼爾森的推導並無誇大,36.4萬年的進化時間對於寒武紀與埃迪卡拉紀之間的相對地質時段來說,並非難題。 事實上,也正是眼睛的進化為地球上生物多樣性的發展提供了强大驅動力。

試想,如果地球上的動物始終如埃迪卡拉紀的那些軟體動物般安於淤泥過濾微生物,那麼進化壓力便會大大降低。 可一旦三葉蟲進化出能够捕獵的眼睛,捕食者與被捕食者之間的博弈便隨之陞級,從而引發一場類似於現代軍備競賽的生存鬥爭。 捕食者如獵鷹憑藉敏銳視力狩獵,而被捕食者如眼鏡猴則依靠出色的夜視和全方位警覺力來躲避危險。 類似的進化策略在老虎、獅子這類食肉動物以及斑馬、羚羊這類草食動物身上也有明顯體現——前者眼睛朝前,構建出出色的雙目視差以精准判斷距離; 後者則長有側置眼睛,以換取更廣的視野。

然而,創造論的觀點在解釋人眼時則顯得捉襟見肘。 人眼的設計充滿了各種“瑕疵”與不合理之處:感光細胞位於視網膜後側,必須通過層層神經元和血管過濾,導致靈敏度降低且產生影子; 為消除這些影子,眼球不得不不停地微調角度,通過多角度影像的綜合來彌補不足; 更糟糕的是,視神經和血管只能從視網膜前部穿過,導致視網膜上出現一塊盲區,需要大腦額外補償; 最後,視網膜只能依賴自身細胞與底層組織連接,而這種連接异常脆弱,大大新增了視網膜脫落的風險。 達爾文曾指出,這種“錯誤的設計”是由於脊椎動物早期胚胎發育時視網膜曾經發生過一次翻轉,隨著結構日益複雜,便再也無法將其復原。 如果眼睛真是由全能的神或外星人刻意設計,那麼為何至今還遺留如此明顯的“缺陷”?

在這時,章魚的眼睛成為了一枚關鍵的棋子。 與人眼不同,章魚的視網膜正著安裝,沒有上述種種弊端。 試問,如果眼睛真是被神秘力量精心設計,那麼那完美無瑕的章魚眼難道不應該成為地球的霸主嗎? 這一切,值得我們深入探討。

總之,不論是從結構的多樣性、功能的分化,還是進化過程中成千上萬過渡形態的累積,都强有力地證明了眼睛並非憑空出現的“設計”。 它是大自然在漫長歲月裏不斷試錯、不斷優化的珍貴成果。

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