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第22章 生物科学猜想(2)

为了提高研究的准确性,科学家们使用了比正常研究多出一倍的数据,他们对19种有代表性的爬行动物世系进行研究,包括现存的蛇类、蜥蜴,甚至包括有三分之一爬行动物血统的蚓蜥,并运用多种统计方法来确定每种种类和其他种类的血缘关系。他们对这些种类动物的九类核蛋白质基因进行分析,这些基因在每种动物中所起的作用几乎相同,同时在长期的进化过程中由于基因突变也产生了少量变化。美国科学家的研究结果和现有的有鳞爬行动物的系谱完全不同,现有的系谱分类是基于诸如身体结构等方面的形态学特征,在教科书中已经存在了上百年,而新的系谱对爬行动物的划分是从基因的角度上进行的。

根据现有的系谱,鬣蜥在系谱中处于底部,而在美国科学家们所认为的新系谱中它应该处于有毒动物种群的顶部,他们称其为毒液进化支。由于目前科学界普遍认可的系谱已经存在了上百年,因此新系谱被大众认可还需要一定的时间,如果有其他研究组织也致力于该项研究并能取得一定的成果,这种标新立异的新系谱被认可的进程会大幅度加快。

在科学的领域中也需要不断地创新,科学家们敢于发明新的系谱对以往的系谱做出挑战,他们勇敢的精神会使科学蓬勃地发展下去。相信科学界的百家争鸣将会使未来世界更加先进。

冰河纪曾大规模毁灭海洋生物

我们都知道冰河纪曾使地球表面发生巨大变化,那么在海洋中的冰层下发生了什么呢?英国海洋科学家通过研究发现,在冰河时代,海底生物也曾大规模的灭绝,整个海洋生态环境也曾因为落入海底的冰片而受到毁灭性的破坏。

过去,科学家们一直认为海底生态系统曾经躲过冰河纪的影响,而且很多海底生物在灾难来临时,迁徙到其他栖息地,从而躲过了这次浩劫。然而,英国南安普敦的国家海洋学中心和英国南极考察局的研究人员称,他们发现了证据,表明海洋生物并没有逃过那场劫难。这些海洋生物被掉入海洋中的大量冰片杀死,或者是因为永久性冰盖隔断了它们的食物链,他们被活活饿死。生活在深水区的海洋生物惨遭灭绝,生活在浅水区的生物也没有幸免于难,它们为了逃避灾难,被赶到大陆架的斜坡,滑落的巨大沉淀物可能埋葬了它们。研究人员还推断,那时的生态系统可能是由海绵、海胆、海扇珊瑚和海星组成的。

然而这是发生在遥远的过去的事情,谁也无法下定论。人们只能根据历史遗留下来的证据进行合理的推断。南安普敦国家海洋学中心的一名生态学家斯文·泰杰经过对历史遗物的考察研究,就发表了不同观点。他认为,在冰河纪,有一些海底的生物在面临浩劫的时候转移到了深海中,这使得下滑的沉淀物和冰片没有伤害到它们。他还称,在冰河纪来临后,这些生物体可能拥挤到南极大陆架的海底庇护所中,而这些庇护所保护了他们不受伤害。

总之,据研究人员认为,不管是什么方式,海洋生物还是击败了极端寒冷的气候。而一部分海洋生物的胜利意味着陆地上的动物在面临对栖息地的毁灭的时候没有海洋生物反应的速度快,它们没有进行很有效的避难措施,所以才遭到了灭绝的惨剧。另外,海洋生物和陆地生物比较有较低的新陈代谢率,这使它们生长缓慢,而且有很低的生殖率,如海洋中的一种海星可以每年重新生长一次,这表明整个海洋生态系统在浩劫结束后,其恢复又花了几百年时间。

英国科学家的这项研究发现将使生物学家重新考虑南极洲海洋生物的进化史。

究竟冰河世纪发生了什么,人们不可能亲眼看到,对那个久远年代的研究只能靠今天我们发掘的证据,不同的证据支持不同的观点,关于冰河世纪海洋生物的研究还将继续下去。

饮食结构单一导致史上最大猿类灭绝

加拿大生物学家日前发现,在东南亚的原始森林中曾存在世界上最大的灵长类动物,它们身长10英尺,齿宽超过1英寸,在很长的时间内和人类同时存在,但是这种灵长类动物最终由于饮食结构单一,而被自然界淘汰。

安大略州麦克马斯特大学地球地理学教授杰克·里克对这种巨型猿类做了详细地考察分析研究。他亲自来到中国东南地区的原始森林中寻找远古时期洞穴,在一番细致地考察之后,他发现了巨型猿的化石遗迹。里克通过利用高科技的化石断代技术进行验证,认为他发现的化石就是科学家们所描述的远古巨猿。这种远古巨猿生活在距今100万至30万年之间,而在此阶段人类也已经开始形成并进化。也就是说,这种远古巨猿有着和人类共存的一段历史。

早在20世纪30年代中期,古生物学家科尼斯瓦尔曾在香港的中药铺中发现过这种古老的暗黄色臼齿,当地人称其为“龙骨”,并认为它能够治疗疾病。当时科尼斯瓦尔经过观察,就提出这应该是一种巨型灵长类动物的化石。之后又有其他此类化石陆续被发现,杰克·里克对此很感兴趣,所以他带着疑问来到中国东南地区的洞穴,同时他也带来了能够明确判断化石年龄的电子旋转共振器。

有部分科学家提出这种巨猿有可能是传说中的“大脚雪人”,传说这种“大脚雪人”曾经威胁过人类。但是里克并不同意这种观点,他认为此巨猿的化石表明巨猿的食物应以竹子为主,然而“大脚雪人”的传说中,故事地点并不适合竹子生长,因此他认为远古巨猿不是传说中的“大脚雪人”。

紧接着,里克通过研究对这种巨猿进行了描述,巨猿的体重大约为1200磅,身长10英尺,齿宽超过1英寸,尽管如此却属于食草类动物,主要食物是竹子。由于巨猿狭窄的饮食结构不利于自身身体的进一步发展和壮大,使得其在与其他动物以及人类的生存竞争过程处于劣势,并最终被自然淘汰。同时里克不认为巨猿的灭绝和人类有关,他提出人类的进化并不是巨猿绝种的主要原因,因为人类使用竹子的数量不多,没有抢占巨猿的食物,而且也不曾将巨猿当成自己的食物。

从以上的观点看来,饮食结构单一很可能是巨猿灭绝的主要原因。

科学的探索是无止境的,也许另一些证据的发现又将改写今天的结论。远古巨猿到底是因为什么原因而灭绝的呢?对这个问题的研究并没有结束。

为什么地球上生物只有两性

我们都知道我们地球上的生物分雌雄两性,但有没有想过为什么呢?地球上存在无数种生命形式,为什么多数物种只有雄雌两性?多少年来,这个问题一直困扰着世界各地的科学家。

有一位英国科学家提出了一个猜想,地球上的生物之所以只有雄雌两性,是因为大约20亿年前我们的祖先曾经遭受到细菌的感染。

但地球上目前也有一些例外的生物,拥有多种性别,例如蘑菇就有多达36000种性别,一种被称作粘菌的奇异生物大约有13种性别,但是这些生物只是地球生物分为雄雌两性这个几乎普遍适用的规律非常罕见的例外。这种现象使人们感到好奇,从而联想到了进化的问题,科学家们提出了一个进化方面的神秘的问题,他们认为如果地球生物有 100种性别,并且可以与其中任何一种物种交配,那么地球生物在其周围的环境中找到伴侣的几率将达到99%。

在漫长的进化中,生物都是朝着对自己有利的方向前进着,生殖、延续后代也是如此。按照上面的推测,如果生物有100种性别,那么找到伴侣的机会也会大大增加,物种的延续和生存就会变得更容易,所以生物只有两性会使物种的生存变得困难。可是为什么地球上的生物没有向对自己有利的方面发展呢?为什么只有两性呢?科学家赫斯特认为,这完全要归因于地球生物是如何通过遗传获得一组特定的、被称为线粒体的基因。

与细胞核或细胞中心部分携带的基因不同,线粒体脱氧核糖核酸(DNA)可以迅速进行自我复制。赫斯特猜想,以前好像有过某种细菌,而线粒体就是这些细菌发展而来的。在发展中线粒体保留了它们的细菌祖先遗留下来的进行自由复制的能力。

因为线粒体DNA可以快速复制,如果99%的地球生物可以与任何同种生物交配的话,线粒体出现的任何突变都可能迅速扩散开来。如果这种突变是有害的,那么突变引起的后果可能是灾难性的。生物体之所以只有两性,也是避免灾害有利于自身发展的一种形式。生物只有两性,虽然对于地球上其他的物种来说,寻找一个配偶的几率没有在多种性别的情况下容易,甚至可能有些困难,但是从进化的角度来说,这种生殖也有益处,可以减少突变进而减少灾难。

总之,科学家们认为,在遥远的过去,地球上的生物远不止雌雄两性,而是每一个物种具有很多性别,生命的形式较现在而言更加丰富多样。之所以进化到今天绝大多数生物只有雌雄两性,是因为当初多种性别在物种间自由交配的时候,线粒体出现的突变被扩散出来,对生物体造成了影响,使之不利于生存,最终被淘汰。于是在自然选择的情况下,生物渐渐向只有两性发展,这是为了它们自身的生生不息,所以进化到今天,我们地球上的生物才只有两性。

可以看出,这种猜想还是有一定说服力的,但在那遥远的过去,事实究竟是不是如此呢?目前还没有办法下定论的谜题还有很多,等待着我们去探索。

鸟类是远古食肉动物的后代

当你看到天空中飞翔的可爱的小鸟的时候,你可能万万想不到,这些看似小巧可爱的鸟类会是远古时期的食肉动物进化而来的。可是科学家对最新发现的始祖鸟化石的研究结果显示,始祖鸟生长着与恐龙相似的脚趾,并与现代的鸟类脚趾存在着差异,为鸟类可能是远古时代食肉动物的后代的理论提供了强有力的证据。

科学家们先前都认为始祖鸟是最早的鸟类,因为首块始祖鸟化石显示它生长有羽毛和翅膀,迄今已发现的始祖鸟化石标本,全都是在德国巴伐利亚地区的索伦霍芬附近的侏罗纪后期(距今约1亿5千万年)石灰岩地层中发现的。在侏罗纪时期,索伦霍芬一带是一片泻湖,泻湖底部的水含氧量极低,有助于化石的形成和保存。在19世纪,索伦霍芬成了用于平版印刷的优质石灰石的主要产地,采石工人们在开采、挑选石材的时候,容易发现标本。19世纪60年代初,德国古生物学家冯迈耶在该地区发现了一具较为完整(缺少头部)的化石标本,清楚地显示该古生物有一对长着羽毛的翅膀,他将之命名为始祖鸟。这块始祖鸟化石标本于19世纪60年代初被大英博物馆买走,以后一直留在那里,被称为“伦敦标本”。第二具始祖鸟化石是于19世纪70年代后期在该地区被发现的,它比“伦敦标本”更为完整,几乎保留了100%的骨头,包括带牙齿的头骨,并有清楚的羽毛印记,后来这块化石标本被德国工业家西门子以20000马克买下,把它留在了德国,该标本现存于柏林的洪堡博物馆,被称为“柏林标本”。

但是,新发现的化石却使科学家们提出了不同于以往理论的猜想。以前发现的始祖鸟化石都是始祖鸟某个部分的化石,这次发现的化石较以往更加完整,使科学家们能够对这种生物有了更多的了解。位于德国法兰克福的申肯伯格研究中心的研究人员表示,与先前人们对始祖鸟推测恰恰相反,这个新的始祖鸟化石显示始祖鸟的第一根脚趾不具备翻转的能力,而现代的鸟类却都有这样的脚趾结构 ,缺少能够翻转脚趾的始祖鸟就不可能像现代鸟类那样轻巧地在树枝上栖息。另一方面,这个新化石表明始祖鸟的第二根脚趾能够伸展,与当时的食肉恐龙的脚趾一样,比如特暴龙。这块新化石还显示,始祖鸟的体形很小,只有一只喜鹊那么大,科学家推测始祖鸟曾生活在15亿年前,生活的环境在现在的德国巴伐利亚地区。

来自美国史密森尼博物馆所属的国家自然历史博物馆的一位恐龙研究专家马太·卡瑞诺表示,这个新发现证实了鸟类是恐龙后代理论。虽然缺少能够翻转的脚趾并不意味着始祖鸟不能在树上停留,但是这最起码说明始祖鸟并不是习惯在树上生活的动物。科学家们还推断始祖鸟能够飞行,但是对其飞行能力的信息却知之甚少。

科学家们最初把始祖鸟归类为鸟类的祖先,是根据当时发现的始祖鸟化石显示这种生物生长着羽毛,不过由于先前发现的始祖鸟化石并不多,而且还都是始祖鸟某些部位的化石,因此缺少足够的资料来推测它的类别。这个新发现的始祖鸟化石是迄今为止发现的第十块化石,而且还是最完整的一块,所以也许它提供的证据更加确凿一些。假设如果人们最初发现的始祖鸟化石是现在发现的这块,或许科学家们就会将其归类到恐龙而不是鸟类了,我们所学习的教科书也会是另一个样子。尽管这次的新发现显示始祖鸟并不像人们先前所认为的那样更接近于鸟类,但是那个时期地球上曾生存过许多介于恐龙和鸟类之间的过渡性生物,也许这就是个例子。

不同的证据支持不同的观点,许多科学问题都还没有定论,究竟生物的进化过程是怎样的,还有待于考古学家、生物学家及其他科学家继续共同探究下去。

未来烟草有望挽救生命

众所周知,吸烟有害健康,甚至会致病导致死亡。长期以来烟草一直被认为是导致人们过早死亡的一个主要原因,人们大概怎也想不到,这种危害健康的作物能变害为利成为一种能挽救人的生命的有益作物。然而,瑞典科学家提出,未来烟草可能会成为一种挽救生命而被大规模种植的农作物,烟草也是一种可生产高科技药物的绿色工厂,它生产的药物也将非常有效。

现在的许多疾病都要使用一种名为“单克隆抗体”的特别药物治疗。目前这种药物的需求已经超出供给,而据估计这种新药未来的需求还将大幅增加。因为这种抗体对治疗疾病非常有效,它就像寻找目标的机器人,可以发现人体内有害或损坏的细胞,并在不影响健康细胞的情况下摧毁有害细胞。

目前,人们大都从动物细胞中来提取这种单克隆抗体,可是制造1千克的抗体需要至少1万升的细胞溶液,这使它的成本很昂贵。这对于急需单克隆抗体治疗的病人来说是很不利的。然而,如果植物能用于这种药物的生产,成本将大幅度下降。瑞典科学家通过对比称,目前一公顷耕地就可生产1千克的抗体。

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