进化论在科学上的种种难题

一、进化论若干论据分析

（一）胚胎重演论

大多数高中生物学课本中都有一张胚胎发育图（图六），显示鱼、蝾螈、乌龟、鸡、猪、牛、兔、人等动物在胚胎发育不同阶段的侧面图，其原版收藏在伦敦大学的Bodleian图书馆，它

图六. 海克尔的胚胎发育图—“胚胎重演论”

的作者是十九世纪德国Jena大学的生物学教授

海克尔（Ernst Haeckel）。从这张图得出的结论是，虽然这些动物成年后形态各不相同，但是

由于它们是由共同的祖先进化而来，所以在胚

胎发育过程中均有一个形态相似的阶段，这就

是“胚胎重演论”（Ontogeny recaptulates phylogeny）。可以用“日晷模型”（Hourglass model）来阐述胚胎重演论（图七），其横轴显示进化过程中形态上的差异，纵轴显示胚胎发育时期，就象日晷一样，胚胎早期都是受精卵，胚胎发育成熟后，就成了各种形态各异的动物，也就是说，不管这些动物发育成熟后形态上的差异有多大，但在胚胎发育的某个阶段，其形态仍旧会重演一个类似鱼的形态。这个理论和模型的价值在于，它提示在胚胎发育的过程中，残留物种进化的痕迹。这个理论强有力地支持了进化论，并且作为进化论的一个主要证据，出现在大多数国家高中的生物学教科书里。

直到一九九七年，英国人理察逊（Michael K. 图七. 日晷模型 Richardson）发现他的研究结果和海克尔的不一

样。理察逊供职于伦敦的圣乔治医学院

（St.George's Hospital Medical School）的解剖和发育生物学系，为了验证胚胎重演论，理察逊和多家实验室合作，这些实验室分别来自法国、美国、澳大利亚、加拿大等国家。除了海克尔当年所提到的动物种系外，他们收集更多种系的动物，观察它们在各个胚胎发育期的形态。他们发现，在脊椎动物的胚胎发育过程中，并没有一个外形高度近似的时期（There is no highly conserved embryonic stage in the vertebrates）。这篇论文发表在1997年的《解剖学和胚胎学》杂志（Anatomy & Embryology），其最终的结论如下：

“近年来，一直认为所有脊椎动物在某个时期大小相同。与此论点相反，我们发现，在尾芽期，脊椎动物胚胎的最长径有十倍以上的差异。我

图八. 海克尔对人的胚眙图的艺术加工

们的研究严重削弱了海克尔图形的可信性，海

克尔图形与其说是显示脊椎动物胚胎发育过程

中一个相似时期，不如说是按固定程序设计的 胚胎。”（Contrary to recent claims that all vertebrate embryos pass through a stage when they

are the same size，we find a greater than 10-fold variation in greatest length at the tailbud stage. Our survey seriously undermines the credibility of Haeckel's drawings， which depicts not a conserved stage for vertebrates， but a stylised amniote embryo.）那么，为什么海克尔和理察逊的研究结论差异如此之大呢？原来，海克尔有意选择形态上比较相近的动物胚胎，比如他用水生的蝾螈代表两栖类，而不用青蛙，因为蝾螈本身更象鱼。又如早期鸡的胚胎其眼球是没有色素的，但海克尔把它涂黑，使得鸡的胚胎和其它动物胚胎更相似。海克尔特别对人的胚胎图作了艺术加工，去掉了人胚胎的内脏部分和腿，就成了一个有尾巴，类似鱼的胚胎（图八）。 这又怎么样呢？今天的人恐怕很难想象这个谬误所产生的后果，当年它对进化论有多大的支持。R.B.Goldschmidt在《动物学的黄金时代》（The Golden Age of

Zoology）一书中说，“现代人很难想象，他（海克尔）在他那个时代所发挥的作用是远超出他在科学上实际的成果......海克尔信手一挥，使自然增色，画笔所及远超其所见......（观其图形），人们的印象是，他（海克尔）先就 自然界的观察画了个草图，然后又根据他心中所看见的画了一张理想的（胚胎）图。”(The present generation cannot imagine the role he played in his time，far beyond his actual scientific performance.Haeckel's easy hand at drawing made him improve on nature and put more into the illustrations than he saw ...one had the impression that he first made a sketch from nature and then drew an ideal picture as he saw it in his mind.) （二）用进废退

长颈鹿是惹人喜爱的动物。但是，一个生物学家却会思考，为什么长颈鹿的颈部那么长，而且它与身体不成比例。根据化石证据，相对现代的长颈鹿首先出现在一百万年前的非洲草原，据信它的祖先是生活在二、三千万年前的一种 矮鹿，由于环境的改变，它们赖以生存的地上

的草和矮小的灌木丛减少，这些矮鹿不得不伸图九. 用进废退理论假设的长颈鹿进

化过程

长颈部，吃高处的树叶，它们的颈部得到锻炼，颈部比较长的鹿在生存竞争中占据优势，而且

这个后天获得的生物性状遗传给了子代动物，经过千万年漫长而缓慢的变化，矮鹿就进化成了今天的长颈鹿（图九）。

这个理论叫做“用进废退”（The Principle of Use and Disuse）。是由法国人拉马克（Jean Baptiste Pierre Antoine de Monet de Lamarck，1744-1829）提出来的。虽然有许多证据并不支持这个理论，但是那个年代，人们对于新思想新观点的渴求淹没了对科学的严谨态度。最明显的反面证据是，在旱季食物最缺乏的时候，长颈鹿通常吃低矮的灌木，而不是吃高处的树叶。第二个问题是，长颈鹿的颈部伸长了，但是身体其它部位并没有相应成比例的伸长，比如腿。第三个问题是，长颈可能在获取食物时有优势，但是在别的方面，却可能在生存竞争中形成劣势，比如长颈鹿需要增加血压，以保证头部的血液供应，这对于心脏的功能要求增加；

长颈可能造成运动不便，使得长颈鹿容易成为凶猛的肉食动物的猎物；长颈可能造成饮水不便，影响长颈鹿在干旱季节的生存。所以，现在的进化生物学已经不再讲这个理论了。尽管如此，当年这个理论启发并帮助了达尔文。 （三）飞蛾的工业黑化

“飞蛾的工业黑化现象”（Industrial melanism of the pepper moth，Biston betularia）是进化生物学中的教科书式的例证，在今天美国的高中教科书里面都会引用，以此证明进化论（图十）。这种现象首先在英国被观察到。在威尔士农村的树林里，树上长满浅色的苔藓。在工业革命以前，只有一种浅色飞蛾（f.typica），简单称作白色飞蛾，其颜色接近树皮的颜色，不易被鸟类发现。工业革命以后，环境被污染，特别是大气中的二氧化硫，使树上的浅色苔藓减少，树皮呈暗黑色，白色飞蛾容易被鸟类发现而捕食，因此出现了一种深色飞蛾（f.carbonaria），简单称作黑色飞蛾。有一种鸟叫蓝色鲣鸟（Blue jay），喜食这种蛾子，因此形成一种自然选择的力量。

简单地说，飞蛾工业黑化现象是描述英国一种飞蛾由于工业污染的原因，怎样从白色的变成黑色的，工业污染经过治理后，黑色飞蛾又如何变成白色飞蛾，据此说明，生物性状如何在环境的影响下发生变异，提示自然选择如何促成生物进化。 飞蛾的工业黑化现象:（a）在没有工业污染的地方，树干上的青苔使得白色的飞蛾比较容易生存；（b）在工业污染的地方，树干颜色发黑，黑色的飞蛾比较容易生存。

二十世纪五十年代开始，英国昆虫学家Bernard H.Kettlewell做了一系列实验，发现白色和黑色飞蛾的生存受环境影响，而这种自然选择恰恰就是通过树上苔藓的颜色和蓝色鲣鸟实现的。在第一个实验中，他在Birmingham附近的Rubery放飞一定数量的白色或黑色飞蛾，然后再去人工捕捉，发现在Birmingham这样的工业污染区，白色飞蛾较难生存。Kettlewell又在Dorset附近的Deanend重复这样的实验，发现在Dorset这样的非工业污染区，黑色飞蛾较难生存。如果将两种飞蛾同时放飞后，人躲在特制的观察箱内用望远镜观察蓝色鲣鸟对飞蛾的捕食，发现在污染区，鸟类吃较多的白色飞蛾；而在非污染区，鸟类吃较多的黑色飞蛾。

据此，Kettlewell就得出一个结论：飞蛾的工业黑化是由于树皮上的苔藓提供的颜色保护，和鸟类选择性捕食的结果。

严格来说，这些实验是有缺陷的，因为飞蛾放出去以后，很难控制它们的去向，没有捕到的飞蛾也不一定是被鸟捕食了。尽管如此，这些实验还是很能支持Kettlewell的结论。

如果我们以年代为横轴，纵轴为白色飞蛾或黑色飞蛾的百分比，我们就发现，飞蛾的颜色和工业污染之间，存在一个很好的相关关系（图

图十.飞蛾的工业黑化现象

十）。这些研究归纳成一个理论模型：在没有 工业污染的环境里，飞蛾都是白色的。随着工

业污染的出现，树上的浅色苔藓减少，树皮颜

色发暗，出现黑色飞蛾。白色飞蛾比较容易被

鸟类识别，而被捕食。随着时间的推移，剩下的飞蛾大多为黑色飞蛾。随着环境的改善，树

上浅色苔藓重新长出，更适合白色飞蛾的隐藏。鸟类比较容易捕食黑色飞蛾，剩下的飞蛾大多为白色飞蛾。

然而，以上这些研究一直限于Liverpool和Wales，当人们来研究英国其它地区和欧洲时，就发现Kettlewell的理论模型无法解释很多现象。比如，为什么工业城市Manchester周围白色飞蛾不灭绝？为什么East Anglia农村黑色飞蛾占80%？为什么环境改善后，伦敦（北纬52度）以北黑色飞蛾减少，但北纬52度以南黑色飞蛾却增加？为什么Wirral半岛树干上的苔藓还没有恢复，白色飞蛾就已经增加？为什么荷兰在黑色飞蛾减少，白色飞蛾增加的同时，出现一种灰色飞蛾？问题出在Kettlewell的实验方法。Kettlewell的实验方法是，白天将一定数量的飞蛾放飞到野外，到晚上再来捕捉，或者用望远镜监视，来观察飞鸟对白色、黑色飞蛾的选择性捕食。那么他犯了什么错误呢？白天的时候飞蛾都在昏睡状态，放飞后，他们大多落在树干上，以树干为背景，白色飞蛾和黑色飞蛾的颜色差别一目了然，鸟类很容易选择性捕食。但是，事实上，野生状态下的飞蛾栖息在树荫下的小树枝下面，白色飞蛾和黑色飞蛾的颜色差别并不强烈，鸟类捕食的时候，

选择性也就不强。因此，在一九九八年的《进化生物学》杂志上，有一篇综述文章，重新检讨自然进化论关于工业黑化现象的解释，最后得出结论说：“我们认为，目前没有令人信服的证据严格并且可重复的观察和实验-来支持这种解释。我们建议，需要更多注意典型（白色）和黑色飞蛾的差异，而不是成虫的着色过程；有必要设计其它的假说，并加以论证。”（We contend， however， that there is little persuasive evidence，in the form of rigorous and replicated observations and experiments， to support this explanation at the present time.We suggest that more attention be directed to assessing ways in which typical and melanic morphs differ， other than in adult coloration， and to devising and testing alternative hypotheses.）至此，解释飞蛾工业黑化现象的Kettlewell理论被完全否定。

二、微进化论和广进化论

事实上，一个更关键的问题是，白色飞蛾和黑色飞蛾有颜色之分，生物学上称为不同的性状，但是仍旧是一个种，所以这种颜色的变化称为种内变异。生物学上，什么叫做种呢？十八世纪法国人林耐（Carl von Linn€?或 Carolus Linnaeus，1707-1778）发明了一种生物分类学

方法，将所有的生物，无论是动物、植物、微图十一. 林耐的生物分类学方法 生物等等，均按照界、门、纲、目、科、属、

种的层次，进行分类(图十一)。比如人，在生物分类学上，称作动物界、脊索动物门、哺乳动物纲、原长目、人科、人属、人种。在自然进化论所有的证据中，从来没有种间变异的例证，即一个种在环境影响下成为另一个种。所有的证据都是种内变异，比如，金鱼是从鲤鱼变异而来，经过漫长的人工筛选，表现出今天似乎与鲤鱼不同的生物性状。这是自然进化论最致命的弱点，就是从来没有直接证据显示种间变异。

我们知道，自然科学研究是从对自然现象的观察开始，经过反复归纳、演绎、求证等步骤，总结出相应的科学规律。前面已经提到，达尔文观察的主要现象有两方面，Galapagos群岛鸟类受环境影响产生的变化。

三、进化论的难处

(一)适应环境并不是进化

如前所述，描述种内变异的“微进化论”是一个不争的事实，是生物学家所一致认同的。前述所有支持进化论的证据都是支持“微进化论”。不要说在生物界，就是人类也受周围环境的影响而发生某种的变化。例如，祖祖辈辈住在地球赤道附近的人肤色就比较黑，而远离赤道的人肤色就比较白。但不论是白种人、黑种人，或黄种人都仍然是人。人的生命是在人的血液里，而人的血脉是相同的。白人的血可以输给黑人，黑人的血也可以输给黄种人。但你若把猴子的血输到人的身体，人马上会痉挛而死亡。

生物受环境影响而产生某种的变异，然而这种变异并不产生新的物种。例如前面例子中，残存的黑色飞蛾并未变成一种不是飞蛾的东西，或是变得更为高等。它们仍是原来族群中的飞蛾。所以，这些证据只能说明“适者生存”的现象，而丝毫不能用来引证生物能够产生更高等的进化。

“物竞天择，适者生存”是达尔文进化论的中心。然而，经过环境选择作用的适者并没有 生真正的进化。我们在自然界所观察到的，乃是生物对所处的环境，具有高度的适应性。自然淘汰的结果，不过是保存了生物的适应性而已。就如Morris and Parker在他们的著作中所说的：“天择并没有带来连续的改良，如进化论所述，它不过保持生物体原有的特色罢了……。” (二)广进化论是未被证实的假说

达尔文“适者生存”的理论，在一定范围内解释生物对环境的改变所发生的变化。然而，他把“生物的适应”与“进化”联在一起，把种内有限的变异，无限推广到跨

种间生物的变异，而提出的“广进化论”或“自然进化论”则是没有任何事实根据的假说。

严格说来，科学研究允许在现有事实的基础上，提出假说。比方说，生物学实验中测量一个未知样品中的蛋白质浓度，首先用已知浓度的标准品作一个实验，得出一系列实验值，再画出标准曲线，计算出标准方程，然后根据未知样品的实验值计算它的蛋白质浓度。但是必须注意，应用这个方程有一个限制，就是必须在实验值的范围以内。在这个实验的范围以外，原有的标准方程可能无效，因此在这个实验范围以内，该方程或规律是事实，而在此范围以外，只能假设原有的标准方程可能成立，但在未经精确证明之前，它并不是事实。 (三)进化假说无法用科学方法证实

在科学上，假说经过大量事实证明之后方能上升为科学理论。在大量事实中，若有任何一项事实与假说推论的结果不符，则假说就不成立。“广进化论”或“自然进化论”是一个假说。而这一假说则是不能用科学实验来加以证明的。为什么呢？因为进化论若要以实验证明，需要数以万计的动物和植物，经过数万年的观察。因为在进化的假说中，漫长的时间，大量的生物，自然环境的选择等，都是不可或缺的因素。这些实验所需要的状况可以说都是不可能的。时间之所以漫长是因为达尔文主张生物的进化是逐步变异（fluctuating variations），并非突然的改变，而是缓慢、经年累月而形成的，其时间可能是数万年、甚或数百、数千万年。大量的生物乃是新达尔文主义者主张“族群演化”之故。自然条件的选择，也常是非人为的条件所能控制。总的说来，困难之大，尤其是时间因素，乃是不可能达到的。

现任惠敦学院生物系副教授的潘柏滔博士（Pattle P.T.Pun），在其著作中对进化论有以下评述：“进化论学者所强调各生物都是由同一祖先进化而来的事实，实在是他们先入为主的大前提，并不是可以经由实验证明或推翻的理论。”......“进化论既然不能用科学方法来证明，实在已超出了科学的范畴。” (四)突变的速度问题

进化论在科学上还有其它许多问题，比方说，突变的速度问题，一些复杂结构的进化究竟是微小变化的累积，即所谓微突变，还是突然发生的本质性的变化，即所谓系统大突变。达尔文最头疼的是眼睛的进化，因为眼睛的功能，也就是视觉，需要多种细胞、组织的协调作用，所以视觉的出现需要这些细胞和组织的同步协调进化，因为5%的眼睛结构产生的视力不是5%，而是零，在生存和选择上没有太大价值。所以，当年赫胥黎就此问题警告过达尔文。但是，如果承认系统大突变，就无异于承认创造。后来出现的间变平衡论就是为了解决有关突变速度的难题。

(五)缺乏中间体化石

另一个难题是化石的问题。按照自然进化假说推测，化石中应该有大量的中间类型，以显示当年进化的痕迹。而且，物种应该从少量开始，随 突变的发生，物种越来越丰富，又借着自然选择，物种又越来越少。然而，事实却恰恰相反。化石中存在大量的缺环，而且生物种表现停滞不变，突然同时出现，或突然消灭。正如加拿大哥伦比亚省发现的伯基斯（Burgess Shale of British Columbia）动物群，澳大利亚弗林斯德山脉发现的埃迪卡拉（Ediacarans）动物群，一九九五年七月十九日人民日报海外版所报道的云南省澄江县帽天山的寒武纪化石爆炸，显示大约六亿年前，现今世界各动物门同时出现，地球的生命存在形式突然出现了从单样性到多样性的飞跃。二零零二年云南大学云南澄江生物群研究中心候先光又发现新的远古鱼化石，据此指出“这块化石是寒武纪生物大爆发的全新证据，它进一步证明，脊椎动物的祖先诞生在5.3亿年前的生命大爆发中，这一发现向达尔文的生物进化论提出了新的挑战。”

当年达尔文也意识到这个问题，他在《物种起源》中写到，“我不愿意假装不知道物种突变的记录是何等的贫乏，在保存最好的地层中也找不到大量的过渡生物来连接每一地层前后所出现的生物。这是我的理论最大的困难。”他很无奈，甚至有点绝望，他说“自然界好象故意隐藏证据，不让我们多发现过渡性的中间型。”历史上，为了中间型化石，曾经出过许多科学上的丑闻，比如，为了证明所谓猿人的存在，有人用一个猪的骨头，装上几颗牙，来欺世盗名。

英国自然历史博物馆有一位考古学家Colin Patterson，曾在美国自然历史博物馆演讲的时候，问当时的听众：“你们谁能告诉我任何关于进化真正的证据，哪怕是一件真正的证据?我问过Field自然历史博物馆的研究人员，唯一的答案是沉默。在芝加哥大学进化形态学的讲座上，我也问过同样的问题，虽然我面对的是一群非常有声望的进化论学者，我所得到的所有答复是长时间的沉默。”最后有一个人说，“我实在知道一件事，就是高中不应该讲授（进化论）”。（Can you tell me anything you know about evolution， any one thing... that is true? I tried that question on the geology staff at the Field Museum of Natural History and the only answer I got was silence. I tried it on the members of the Evolutionary Morphology seminar in the University of Chicago， a very prestigious body of evolutionists， and all I got there was silence for a long time and eventually one person said I do know one thing - it ought not to be taught in high school.）其中提到的Field Museum of Natural History在芝加哥。就是说这个学说充其量只是一个科学的假设，并没有被完全证实。 (六)逻辑上的同义反复（Tautology）

从逻辑的角度看，进化论有两个命题：1、一个群体中最能适应的个体留最多的子孙，不能适应的都被淘汰掉了；2、生产后代最多的生物最能适应，谁的生存能力大谁在竞争中就有优势。但当你把两个命题合到一起的时候你就会发现实际上这两个命题在讲同一件事情，即“在一个群体中，生产后代最多的生物，必定留下最多的子孙”。逻辑学上这叫同义反复（Tautology），这样的论证在逻辑上是没有价值的。