馬克斯·普朗克化學生態研究所的生物資訊學家伯恩哈德·豪博爾德提供了以下解釋
圖片來源：伯恩哈德·豪博爾德 |
人類、黑猩猩、大猩猩、猩猩及其已滅絕的祖先構成了一個被稱為人科的生物家族。研究人員普遍認為，根據解剖學和遺傳學的比較，在這個群體中的現存動物中，人類與黑猩猩的親緣關係最為密切。
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如果生命是像查爾斯·達爾文所說的那樣“經修改的演化”的結果，我們可以嘗試將其歷史表示為一種家譜樹，該家譜樹源自這些形態學和遺傳學特徵。這種樹的末梢顯示了今天仍然活著的生物。樹的節點表示連線到該節點的所有末梢的共同祖先。生物學家將此類節點稱為一組生物的最後共同祖先，而連線到特定節點的所有末梢構成一個進化枝。在右側的人科圖表中，由節點 2 指定的進化枝包括大猩猩、人類和黑猩猩。在該進化枝內，與人類共享最近共同祖先的動物是黑猩猩。
來源：伯恩哈德·豪博爾德 人科的家譜樹顯示黑猩猩是我們現存親緣關係最近的親戚。 |
有兩種主要的證據類別可以讓我們估計特定進化枝的年代：化石資料和來自現存生物的比較資料。化石在概念上很容易解釋。一旦確定了化石的年代（例如，使用放射性碳或熱釋光測年技術），我們就知道所討論的生物的祖先至少在很久以前就存在了。然而，與我們周圍 vast 的生物多樣性相比，可用的良好化石很少。因此，研究人員也考慮比較資料。我們都知道，兄弟姐妹比堂兄弟姐妹更相似，這反映了兄弟姐妹比堂兄弟姐妹（祖父母）擁有更近的共同祖先（父母）這一事實。類似地，人類和黑猩猩之間的相似性大於人類和植物之間的相似性被認為是人類和黑猩猩的最後共同祖先比人類和植物的最後共同祖先要近得多的證據。在這種語境下，相似性指的是眼睛和骨骼結構等形態特徵。
形態學資料的一個問題是有時難以解釋。例如，確定哪些相似性是由共同祖先造成的，哪些是由趨同進化造成的，有時可能證明是棘手的。此外，幾乎不可能從這些資料中獲得時間估計。因此，儘管進行了解剖學分析，但由於缺乏合適的資料，許多生物群之間的進化關係仍然不清楚。
這種情況在 20 世紀 50 年代和 60 年代發生了變化，當時分別獲得了蛋白質序列資料和 DNA 序列資料。可以比較來自兩種生物的蛋白質（例如，血紅蛋白）的序列，並計算兩個序列不同的位置的數量。很快從這些研究中瞭解到，對於給定的蛋白質，每年氨基酸取代的數量——作為第一近似——可以被視為恆定。“分子鐘”的發現由此得名。如果使用化石資料或大陸漂移資料校準時鐘，那麼理論上可以根據其序列的比較來計算各個生物群的年代。
使用這種推理，據估計人類和黑猩猩（我們與他們共享 99% 的基因）的最後共同祖先生活在五百萬年前。再往前追溯一點，人科進化枝有 1300 萬年的歷史。如果我們繼續更久遠地追溯時間，我們會發現胎盤哺乳動物有 6000 萬到 8000 萬年的歷史，而最古老的四肢動物或四足動物生活在 3 億到 3.5 億年前，最早的脊索動物（具有脊索的動物）出現在大約 9.9 億年前。人類屬於這些連續更廣泛的群體中的每一個。
我們能以這種方式追溯到多遠？如果我們試圖追溯我們星球上的所有生命，我們受到地球 45 億年年齡的限制。最古老的類似細菌的化石有 35 億年的歷史，因此這是地球上生命年齡的上限估計值。問題是，在這個日期之前的某個時間點，所有生命形式的最後共同祖先，一個“普遍祖先”是否存在。在過去的 30 年裡，所有植物、動物和微生物的潛在生物化學統一性變得越來越明顯。所有生物都共享相似的遺傳機制和與代謝相關的某些生化基序。因此，很可能曾經存在一個普遍祖先，並且在這個意義上，所有活物都彼此相關。最早的生命形式進化成第一個真核細胞花費了超過 20 億年的時間。這產生了植物、真菌和動物的最後共同祖先，它們生活在大約 16 億年前。
今天圍繞生物進化的爭議反映了生物學家接受進化思想的時間較晚。其中一個原因是，在有生之年很難觀察到生物的顯著修飾。達爾文從未在自然界中看到進化發生，不得不依賴來自化石以及動植物育種的證據。他認為在一個物種內觀察到的差異會隨著時間的推移轉化為物種之間差異的觀點仍然是他那個時代關於生物多樣性最合理的理論，但令人尷尬的是缺乏對這一過程的直接觀察。今天，這種情況已經改變。現在有許多關於自然界進化的非常引人注目的記載，包括對加拉帕戈斯群島的雀類的傑出研究——正是這些動物首先激發了達爾文的工作。
延伸閱讀
雀喙：我們時代的進化故事（Vintage Books，1995 年）