達(dá)爾文的頭痛：進(jìn)化論的時(shí)鐘可能以不同的速度滴答

最古老的復(fù)雜動(dòng)物化石遺骸突然出現(xiàn)在化石記錄中，仿佛憑空出現(xiàn)，出現(xiàn)在已有5.38億年前的巖石中。

其中最古老的是簡單的化石標(biāo)記（稱為Treptichnus） 制作某種蠕蟲狀的東西有頭有尾。還有許多其他動(dòng)物迅速出現(xiàn)，是我們今天所知多樣動(dòng)物群的祖先：古代類螃蟹類節(jié)肢動(dòng)物、有殼軟體動(dòng)物，以及海星和海膽的祖先。

這些差異極大的動(dòng)物迅速到來（甚至在稍古老巖石中也缺席）讓查爾斯·達(dá)爾文頭疼，因?yàn)檫@似乎違背了他關(guān)于漸進(jìn)進(jìn)化的觀點(diǎn)——從那以后，科學(xué)家們一直感到困惑。

然而，近期論文可能會(huì)提供解決方案。

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1859年，達(dá)爾文寫道論物種起源：“如果我的理論是真的......在這些廣闊的......有時(shí)，世界充斥著各種生物。對(duì)于為何我們找不到這些龐大原始時(shí)期的記錄，我無法給出令人滿意的答案?！?/p>

如今，科學(xué)家們對(duì)這些古老動(dòng)物進(jìn)化的時(shí)間存在分歧。問題源自20世紀(jì)末的一項(xiàng)發(fā)明，名為分子鐘.

正如我在書中所解釋的該生命之樹分子鐘依賴于基因變化穩(wěn)步積累的理念，就像落地鐘的規(guī)律滴答。

如果這個(gè)觀點(diǎn)成立，那么僅僅統(tǒng)計(jì)任意兩只動(dòng)物之間的遺傳差異數(shù)量，就能讓我們計(jì)算出它們的親緣關(guān)系有多遠(yuǎn)——它們共同祖先的年齡。

例如，人類與黑猩猩分離六百萬年前。假設(shè)黑猩猩的一個(gè)基因與人類基因有六個(gè)基因差異。只要分子時(shí)鐘的滴答是規(guī)律的，這就能告訴我們，兩個(gè)物種之間的一個(gè)基因差異對(duì)應(yīng)一百萬年。

分子鐘應(yīng)該能讓我們將進(jìn)化事件置于地質(zhì)時(shí)間中，貫穿生命之樹。

當(dāng)動(dòng)物學(xué)家首次使用分子鐘時(shí)就是這樣他們得出了一個(gè)非凡的結(jié)論：所有復(fù)雜動(dòng)物的祖先早在12億年前就生活了。后續(xù)改進(jìn)現(xiàn)在對(duì)動(dòng)物祖先的年齡估計(jì)更為合理，大約在5.7億年前.

但這仍然比最早的化石大約要早三千萬年。

這段長達(dá)三千萬年的差距實(shí)際上對(duì)達(dá)爾文非常有幫助。這意味著復(fù)雜動(dòng)物的祖先有充足的時(shí)間進(jìn)化，緩慢地分裂出新物種，自然選擇能逐步將這些物種轉(zhuǎn)化為魚、螃蟹、蝸牛和海星等截然不同的形態(tài)。

問題在于，這個(gè)古老年代讓我們認(rèn)為，許多古代動(dòng)物在這片古老海洋中游動(dòng)、滑行和爬行，歷經(jīng)三千萬年，卻沒有留下任何化石。研究人員要有空檔在化石記錄中，但這一次將是巨大的。

關(guān)于化石缺失的一個(gè)流行解釋是，在三千萬年間，復(fù)雜的動(dòng)物非常小巧、軟綿綿，極難化石化。然后，大約在5.4億年前，理論上，這些微小的動(dòng)物開始變得更大，可能是因?yàn)檠鯕馑降脑黾印?/p>

正是這種規(guī)模的增加，一些科學(xué)家認(rèn)為用來解釋復(fù)雜動(dòng)物突然出現(xiàn)在化石記錄中。

古生物學(xué)家格雷厄姆·巴德和數(shù)學(xué)家理查德·曼的新論文，給出了分子鐘預(yù)測(cè)的古代祖先與復(fù)雜化石突然出現(xiàn)之間鴻溝的不同解釋。巴德和曼提出，分子時(shí)鐘可能沒有我們想象的那么規(guī)律。

新觀點(diǎn)是，一旦任何大型生物群首次出現(xiàn)，進(jìn)化速度就會(huì)加快。

回到我們的例子，在幾百萬年的時(shí)間里，我們的假想時(shí)鐘可能不是每百萬年一次，而是兩次。更快的倒計(jì)時(shí)會(huì)讓人覺得時(shí)間更長，就像按下視頻快進(jìn)鍵一樣，這會(huì)把動(dòng)物祖先的年齡推遲到更遠(yuǎn)的過去。

基因變化更快的基因也會(huì)讓動(dòng)物的外觀變化更快。這解決了達(dá)爾文的困境，因?yàn)檫@樣動(dòng)物樹的各個(gè)分支更容易變得不同。最早的動(dòng)物祖先可以迅速多樣化，包括脊椎動(dòng)物、軟體動(dòng)物、節(jié)肢動(dòng)物和海星。

這一新理念的整體效果是使復(fù)雜動(dòng)物祖先的年齡與其直接后代化石記錄中的出現(xiàn)更加一致。

雖然加速時(shí)鐘的說法需要驗(yàn)證，但它可能解釋分子時(shí)鐘與化石記錄之間的其他不匹配。也許最早的開花植物確實(shí)存在于數(shù)千萬多年后才終于留下化石。這也可能有助于解決關(guān)于早期靈長類、食肉動(dòng)物和嚙齒動(dòng)物的科學(xué)爭論真正與他并肩生活最后恐龍.

至少對(duì)于動(dòng)物的起源，我相信達(dá)爾文會(huì)認(rèn)可。

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馬克斯·特爾福德，Jodrell動(dòng)物學(xué)與比較解剖學(xué)教授，倫敦大學(xué)學(xué)院

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