達爾文的頭痛：進化論的時鐘可能以不同的速度滴答

最古老的復(fù)雜動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。還有許多其他動物迅速出現(xiàn)，是我們今天所知多樣動物群的祖先：古代類螃蟹類節(jié)肢動物、有殼軟體動物，以及海星和海膽的祖先。

這些差異極大的動物迅速到來（甚至在稍古老巖石中也缺席）讓查爾斯·達爾文頭疼，因為這似乎違背了他關(guān)于漸進進化的觀點——從那以后，科學(xué)家們一直感到困惑。

然而，近期論文可能會提供解決方案。

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1859年，達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，世界充斥著各種生物。對于為何我們找不到這些龐大原始時期的記錄，我無法給出令人滿意的答案?！?/p>

如今，科學(xué)家們對這些古老動物進化的時間存在分歧。問題源自20世紀末的一項發(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。

如果這個觀點成立，那么僅僅統(tǒng)計任意兩只動物之間的遺傳差異數(shù)量，就能讓我們計算出它們的親緣關(guān)系有多遠——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)黑猩猩的一個基因與人類基因有六個基因差異。只要分子時鐘的滴答是規(guī)律的，這就能告訴我們，兩個物種之間的一個基因差異對應(yīng)一百萬年。

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

當動物學(xué)家首次使用分子鐘時就是這樣他們得出了一個非凡的結(jié)論：所有復(fù)雜動物的祖先早在12億年前就生活了。后續(xù)改進現(xiàn)在對動物祖先的年齡估計更為合理，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。

這段長達三千萬年的差距實際上對達爾文非常有幫助。這意味著復(fù)雜動物的祖先有充足的時間進化，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，這個古老年代讓我們認為，許多古代動物在這片古老海洋中游動、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)于化石缺失的一個流行解釋是，在三千萬年間，復(fù)雜的動物非常小巧、軟綿綿，極難化石化。然后，大約在5.4億年前，理論上，這些微小的動物開始變得更大，可能是因為氧氣水平的增加。

正是這種規(guī)模的增加，一些科學(xué)家認為用來解釋復(fù)雜動物突然出現(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，分子時鐘可能沒有我們想象的那么規(guī)律。

新觀點是，一旦任何大型生物群首次出現(xiàn)，進化速度就會加快。

回到我們的例子，在幾百萬年的時間里，我們的假想時鐘可能不是每百萬年一次，而是兩次。更快的倒計時會讓人覺得時間更長，就像按下視頻快進鍵一樣，這會把動物祖先的年齡推遲到更遠的過去。

基因變化更快的基因也會讓動物的外觀變化更快。這解決了達爾文的困境，因為這樣動物樹的各個分支更容易變得不同。最早的動物祖先可以迅速多樣化，包括脊椎動物、軟體動物、節(jié)肢動物和海星。

這一新理念的整體效果是使復(fù)雜動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。

雖然加速時鐘的說法需要驗證，但它可能解釋分子時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、食肉動物和嚙齒動物的科學(xué)爭論真正與他并肩生活最后恐龍.

至少對于動物的起源，我相信達爾文會認可。

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

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