变异的方式
相同的器官,不同的作用
如果存在一种复杂器官,不需要连续的、细微的变异积累过程就可以形成,那我的学说就会被彻底推翻,但是至今还没有发现这种情况的存在。人们对很多器官在逐渐演变中的每个过渡并没有一个充分的认识,特别是在研究那些没有近缘种的孤立物种时,显得尤为明显。我认为,这些物种之所以看似孤立,只是由于与它们相似的过渡类群大多数已经灭绝了。
属于一个纲的物种,都至少具有一种同源器官。由此可以推导出,它们来自相同的原始器官,并在本纲的所有物种身上逐渐演化成熟。因此,我们只有找到本纲古老的原始种类型,研究它们的器官,才能了解器官的真实演变过程,但是这些原始种类大多都已经消失灭绝了。
我们不能断定,经过某一种类型的逐渐过渡,就可以形成各级过渡类型的器官。在一些低等动物中,相同的器官行使着完全不同的功能的例子非常常见。
例如,蜻蜓的幼虫和泥鳅,它们的消化管道都兼具呼吸、消化和排泄的功能。
又例如水螅,由于其内外层可以翻转,所以负责消化的内层也可以用于呼吸,外层则也可以负责消化。
水螅
水螅:隶属于腔肠动物门,水螅纲,螅形目,身体一般呈圆筒形,褐色,口周围有触手,可以捕食猎物。水螅多见于海中,少数种类产于淡水。
在这种情况下,原本具有多种功能的器官中的部分或者全部,就有可能在自然选择的作用下,发生功能改变,而专职于某一种功能。如果这种转变对该物种的生存斗争有利的话,器官就会逐渐产生非常巨大的转变。
植物器官的功能演变
我们都知道,在正常状态下,自然界中的很多植物会同时出现构造不同的花。如果哪天这类植物所开的花只剩下一种类型的话,花的性质出现巨大改变的概率就会大大增加。反过来说,同一种植物出现两种类型的花,也许是同一类花由很细微的变化一点点逐渐积累才演变而来的,而且这些变化也许还存在于当今一些特别的植物种类中。
另外,两种原来功能、类型完全不同的器官,经过演化,最终在个体里发挥相同的机能,我们也可以将此看成是一种特殊的过渡类型。
植物在进行攀缘时一般有三种方式:
方式1 用能够生长的卷须缠绕住一个支撑物。
方式2 用分发出来的气根缠绕住支撑物。
方式3 通过植物的茎进行螺旋状的缠绕。
一般情况下,一种植物只采用其中一种方法,但是有几类植物却同时使用两种或以上的方法。于是,为了更好地行使功能,两类器官中的一个会不断演变趋于完善。在这个过程中,这个器官也会受到另一种器官的影响。而另一种器官也许会为了行使其他迥异的功能,而发生翻天覆地的变化,抑或完全消失。
鱼鳔
鱼鳔:是大部分鱼类(除了软骨鱼类、金枪鱼类和马鲛鱼等)体内的囊状器官。鳔的内壁为黏膜层,中间是平滑肌,外壁为纤维膜。鳔是鱼体内调节比重的器官,使鱼可以在水中悬浮于限定的水层中,以减少鳍的运动而降低能量消耗。
动物中,鱼一般是通过鳃利用水中的氧气来呼吸。鱼鳔可以利用处于游离状态的氧气,使鱼类浮在水中而不至于沉底。鱼鳔内有一个富含毛细血管的膈膜将其分开。这个膈膜可以促进氧气吸收,给鱼供氧。此外,鱼鳔上还有鳔管来传导氧气。
鱼鳔的机能作为一个很好的例子,清楚地给我们展示出一个非常重要的事实:器官的功能会在自然选择的作用下,为了适应环境而发生改变。原来,鱼类为了漂浮而形成鱼鳔,后来却逐渐成为协助呼吸的器官。与此同时,有些鱼的鱼鳔还发展出听觉辅助器的功能。所有生理学家都认同,由于鱼鳔的位置、构造和功能都与高等脊椎动物的肺相同或非常相似,其已经成为像肺一样的专营呼吸的器官。
由此,我们可以推断肺的进化过程:古生物具有一种不清楚具体形式的具有漂浮功能的器官,通过自然选择,这个器官逐渐进化成像鱼鳔一样的原始类型,接着又一代代地演化成现今的样子。这是我根据欧文教授对这些有趣的器官进行的描述推断出来的。
同理,由于气管和食道相连,所以吃下去的食物和液体有可能会进入肺里,尽管其连接处具有一个特殊的结构能够使气管紧闭。
虽然高等脊椎动物不具备鳃这一结构,但是在其胚胎发育时期,颈两侧的裂缝和弯弓形的动脉表示,鳃曾经存在于哺乳动物身上。我们可以推测出,哺乳动物的鳃结构,也许曾被用作另一个用途,后来经过自然选择的作用,才逐渐消失。
朗杜瓦曾表示,昆虫的翅膀是由气管发展而来的,换句话说,该类动物的飞翔器官是由呼吸器官演化而来的。
呼吸器官演变
下面,我们对器官机能转变的可能性进行讨论举例,这一问题也是在对器官演化过程进行考察时非常值得注意的一点。
有柄蔓足类:蔓足类的一种,代表动物有茗荷等。
有柄蔓足类动物具有两个不大的褶皱,我将其称为保卵系带。保卵系带通过分泌黏液将卵紧密地排列在卵袋中,直到卵孵化。这种蔓足类由于没有鳃,所以通过全身表皮、卵袋和保卵系带进行呼吸。
无柄蔓足类也就是藤壶科的生物与此不同,该类生物不具有保卵系带结构,它的卵是松散地放在卵袋的底部。藤壶外面还有一层紧闭的壳,其内具有一张膜,与身体的循环小孔相连。这张膜十分庞大,而且具有很多褶皱,博物学家们都认为它可能具有呼吸的功能。
我认为,有柄蔓足类的保卵系带与其他物种所具备的鳃相比,还处于逐渐转化的过程中,所以它们之间的同源性是毋庸置疑的。因此,虽然保卵系带原先只是附属器官,同时对呼吸作用的帮助也不大,却已在自然选择的作用下逐渐发生了变化。如果它们继续演化成鳃,只要增加上面褶皱的数量即可。而且在这个过程中,由于它们增大了体积并丧失了黏液腺,所以可以进行呼吸。
无柄蔓足类比有柄蔓足类具有更强的适应能力,所以在面临灭绝风险时,前者更容易生存下来。如果只有无柄蔓足类,谁又会想到它们的呼吸器官是由一种保护卵子不被挤出的系带状的结构演化而来的呢?
推迟或提前的生殖期
一些美国科学家提出了一个新的主张,即可能存在一种推迟或者提前生殖期的过渡方式。
我们现在认为,有的动物在获得完全的性状之前,就可以进行繁衍。假设这种生殖方式在该物种身上得到了良好的发展,那么这也许会导致该物种的发育时间在进化中逐渐缩短进而消失。当这种生物的幼体和成体差异很大时,这种生物的性状就肯定存在一个显著改变或者退化的过程。有很多生物即使达到了成熟阶段,或多或少还是存在着不停发育的性状。
让我们来看一些常见的例子。
——穆里博士曾表示,哺乳动物的颅骨形状一般会随着年纪的增大发生重大的改变,例如海豹等。鹿角的分支数量会随着年龄的增加而增多。一些鸟类的羽毛花色及艳丽程度也会随着年龄而改变。
——科普教授发现,某些蜥蜴的牙齿随着年龄的增大,形状会发生很大的改变。
——米勒发现,甲壳类动物在发育成熟后,不仅身上某些细小的部分,就连重要的部分也会改变,从而产生新的特性。
与此相似的还有,如果一个物种的繁殖时间推迟,它的性状也会发生改变,特别是其成年期的性状。而在某些情况下,早期发育可能会提前结束,最终消失。
不过,我还不能确定,物种进化过程中是否经常出现或曾经出现过此类比较突兀的过渡方式。如果这种情况曾经出现过,那么幼体与成体之间的差别可能就是在发育早期逐渐产生并累积的。