自然选择的原理

进化是某些生物倾向于比其他生物有更好的繁殖成功率的结果——自然选择。

重要的是要记住，个体之间的差异，即使是不同世代的个体，也不能构成进化。这些只是特征．特质是指可继承的——它们可以一代一代地传下去。并不是所有的特征都是生理上的——忍受与人类亲密接触的能力是进化而来的狗．下面的例子有助于解释这些概念:

现在想象一下，在某些条件下，骑师比篮球运动员更有可能成功繁殖。骑师更频繁地生孩子，这些孩子往往很矮。篮球运动员的孩子更少，所以个子高的人更少。几代之后，人类的平均身高会下降。人类已经进化得越来越矮了。

进化是关于变化的，但是导致这些变化的机制是什么呢?每一种生物的结构都被编码在一种特殊的化学结构中DNA．在DNA中，化学序列定义了某种特征或一组特征。这些序列被称为基因。每个基因中导致性状不同表达的部分被称为基因等位基因．因为一个性状是一个等位基因的表达，某一性状在一个基因中出现的趋势人口被称为等位基因频率．从本质上讲，进化是在几代人的过程中等位基因频率的变化。

不同的等位基因(以及不同的性状)是通过三种方式产生的:

有性繁殖本身是自然选择的产物——通过这种方式混合基因的生物体获得了更多种类的性状，使它们更有可能找到适合生存的性状。有关进化的更详细信息，请访问进化是如何运作的．

适应性是自然选择的关键。我们说的不是多少次a海獭可以在健身房锻炼生理健康是一种有机体成功存活到繁殖的能力。除此之外，它还反映了生物体的良好繁殖能力。一棵树只产生一堆种子是不够的。这些种子需要有能力在肥沃的土壤中发芽和生长，有足够的资源。

适应度和自然选择首先由查尔斯·达尔文他观察了世界各地的野生动物，做了大量的笔记，然后试图理解他所看到的东西。自然选择可能用他的话来解释最好，这句话摘自他的里程碑式著作《物种起源》。

有机体表现出性状的变异．“同一父母的后代中出现的许多微小差异可以称为个体差异。没有人认为同一物种的所有个体都是在同一个实际的模子里铸成的。”

更多的生物诞生了，超过了地球资源所能支持的数量．“每一种生物……都必须在其生命的某个时期遭受毁灭，否则，按照几何级数增长的原理，它的数量将很快变得如此之大，以至于没有一个国家能够养活它的产品。”

因此，所有的生物都必须努力生存．“由于产生的个体数量超过了生存的可能，在任何情况下都必须进行生存斗争，要么是一个个体与同一物种的另一个个体，要么是与不同物种的个体，要么是与生活的物质条件进行斗争。”

有些特质在斗争中是有利的．“我们能怀疑……拥有任何优势的个体，无论多么微弱，都有最大的生存和繁殖机会吗?”

具有这些特征的生物更有可能成功繁殖，并将这些特征遗传给下一代．“最细微的差异可能会改变生存斗争中平衡的天平，从而被保存下来。”

成功的变异积累了几代，因为生物体暴露在种群压力下。“自然选择的唯一作用是保存和积累变异，这些变异在每种生物所处的条件下都是有益的。最终的结果是，每一种生物都倾向于在与其环境的关系中变得越来越完善。”

让我们更深入地研究人口压力的概念。

强力可以大大加快自然选择的过程人口压力。人口压力是一种让生物更难生存的环境。总有一些人口压力，但是像这样的事件洪水干旱或新的捕食者会增加它。在高压下，种群中会有更多的成员在繁殖前死亡。这意味着只有那些具有能够应对新压力的特征的个体才能生存下来，并将他们的等位基因传递给下一代。这可能导致等位基因频率在一到两代内发生剧烈变化。

举个例子——想象一个长颈鹿种群的个体高度从10英尺到20英尺不等。有一天，一个刷子火横扫并摧毁了15英尺以下的所有植被。只有身高超过15英尺的长颈鹿才能到更高的树叶上吃东西。低于这个高度的长颈鹿找不到任何食物食物在所有。大多数在繁殖之前就饿死了。在下一代中，很少有矮长颈鹿出生。人口的平均身高已经上升了几英尺。

还有其他方法可以迅速而显著地影响等位基因频率。一种方法是人口瓶颈．在一个大的群体中，等位基因在整个群体中均匀分布。如果某种事件，如疾病或干旱，消灭了很大一部分种群，那么剩下的个体的等位基因频率可能与较大的种群非常不同。由于纯粹的偶然，他们可能拥有高度集中的等位基因，而这些等位基因以前相对罕见。随着这些个体的繁殖，以前罕见的特征就变成了整个种群的平均特征。

的建立者效应也能带来快速进化。这种情况发生在少数个体迁移到一个新的位置，“建立”一个新的种群，不再与旧种群交配。就像种群瓶颈一样，这些个体可能具有不寻常的等位基因频率，导致后代与创始人迁移的原始种群具有非常不同的特征。

经过几代人缓慢而渐进的变化之间的区别(渐进主义)以及在高种群压力下的快速变化，其间穿插着长时间的进化稳定(间断平衡)是进化科学中一个持续的争论。

进化生物学家理查德·道金斯在20世纪70年代写了一本名为《自私的基因》的书。道金斯的书重新排版了进化他指出，自然选择有利于基因的传递，而不是生物体本身。一旦一个生物体成功繁殖，自然选择就不会关心之后会发生什么。这就解释了为什么某些奇怪的特征继续存在——这些特征似乎对生物体造成伤害，但对基因有利。在一些蜘蛛雌性在交配后吃掉雄性。就自然选择而言，一只雄性蜘蛛在交配后30秒死亡，与一只过着充实、丰富生活的蜘蛛一样成功。

自从《自私的基因》一书出版以来，大多数生物学家都同意道金斯的观点在很大程度上解释了自然选择，但它们并不能回答所有问题。其中一个主要的症结是利他主义．为什么人们(以及许多动物物种)会为他人做好事，即使这对他们自己没有直接的好处?研究表明，这种行为是人类婴儿的本能，没有经过文化训练就会出现[来源:加拿大广播公司］．它也出现在一些灵长类物种中。为什么自然选择倾向于帮助他人的本能?

一种理论是亲属关系．与你有血缘关系的人与你有许多相同的基因。帮助他们可以帮助确保你的一些基因遗传下去。想象一下，两个早期人类家族，都在争夺同样的东西食物来源。一个家庭有利他主义的等位基因——他们互相帮助狩猎和分享食物。另一个家族则不会——他们分开狩猎，每个人只吃他能抓到的东西。合作的群体更有可能获得繁殖成功，传递利他主义的等位基因。

生物学家也在探索一个被称为超个体．它基本上是由许多更小的有机体组成的有机体。超个体的模型是昆虫群落。在蚁群中，只有蚁后和少数雄蚁会把它们的基因传给下一代。成千上万的其他蚂蚁一辈子都是工蚁或雄蜂，绝对没有机会直接传递它们的基因。然而，他们为殖民地的成功做出了贡献。就“自私基因”而言，这并没有多大意义。但如果你把一个昆虫群落看作是由许多小部分(蚂蚁)组成的单一有机体，它确实是这样的。每只蚂蚁都努力确保整个蚁群的繁殖成功。一些科学家认为超个体的概念可以用来解释人类进化的某些方面[来源:《连线科学》杂志］．

我们通常会想到进化我们不是亲眼看到的，而是亲眼看到的化石去寻找过去发生过的证据。其实，进化在激烈之下人口压力发生得如此之快，我们看到它发生在人类一生的跨度内。

非洲象通常有很大的象牙。象牙中的象牙被一些人高度重视，所以几十年来，猎人一直在猎杀大象，扯下它们的象牙并出售(通常是非法的)。一些非洲象有一个罕见的特征——它们根本不会长出象牙。1930年，大约有1%的大象没有象牙。猎象牙的人懒得杀死它们，因为没有象牙可以回收。与此同时，有象牙的大象被成百上千地杀死，其中许多还没有机会繁殖。

“没有长牙”的等位基因只经过了几代人的遗传。结果是:在一些现代种群中，多达38%的大象没有象牙[来源:BBC新闻］．不幸的是，这对大象来说并不是一个幸福的结局，因为它们的象牙被用于挖掘和防御。

棉铃虫是一种破坏棉花作物的害虫，它已经表明，自然选择的作用甚至比科学家通过基因工程改造的东西还要快。一些棉花作物经过了基因改造，产生了一种对大多数棉铃虫有害的毒素。一小部分棉铃虫发生了突变，使它们对这种毒素产生了免疫力。它们吃了棉花活了下来，而所有没有免疫的棉铃虫都死了。巨大的种群压力使整个物种在短短几年内对毒素产生了广泛的免疫力[来源:每日科学］．

一些种类的三叶草发生了突变，导致有毒的氰化物在植物中形成细胞．这使三叶草有苦味，使它不太可能被吃掉。然而，当温度降至冰点以下时，一些细胞会破裂，将氰化物释放到植物组织中，杀死植物。在温暖的气候条件下，自然选择有利于产生氰化物的三叶草，但在冬天寒冷的地方，不含氰化物的三叶草受到青睐。每种类型几乎只存在于每种气候区域[来源:Purves］．

那么人类呢?我们也会受到自然选择的影响吗?可以肯定的是，我们曾经是——人类之所以成为人类，只是因为一系列的特征(更大的大脑、直立行走)赋予了那些进化出这些特征的灵长类动物优势。但我们有能力直接影响我们基因的分布。我们可以采取避孕措施，这样那些在自然选择中“最适合”的人就完全不会把我们的基因传递下去。我们用医学和科学让许多人活了下来繁殖)，否则他们不太可能活过童年。就像家养动物一样，人类也受到一种非自然选择的影响。

然而，我们仍在进化。有些人的繁殖成功率比其他人高，影响这一等式的因素在动物世界本已复杂的相互作用之上又增加了一层人类的复杂性。换句话说，我们真的不知道我们会进化成什么。变化是不可避免的，但请记住，自然选择并不关心“更好”的人类，只关心我们更多的人。