平克伊克理論得分

化石記錄在揭示生命歷史方面出了名的吝嗇。生物學家們苦惱於他們是否從地球累積沉積物中採集到的零星骨骼推斷出了扭曲的過去景象。但是，由於進化過程如此緩慢，科學家們無法透過即時觀察來驗證他們的想法。

或者他們可以？在密歇根州立大學進行的一項巧妙實驗中，研究人員觀察到一個細菌家族在經歷3,000代後的進化變化。這個過程僅用了四年時間；用智人進行類似的實驗將需要大約60,000年，這對大多數資助機構來說時間太長了。密歇根州立大學的研究人員在6月21日出版的《科學》雜誌上報告說，他們的觀察結果支援一種名為間斷平衡的、具有爭議的進化理論，該理論通常以其暱稱“平克伊克”而聞名。

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間斷平衡理論是由哈佛大學的斯蒂芬·傑·古爾德和美國自然歷史博物館的尼爾斯·埃爾德雷奇於1972年提出的。古爾德和埃爾德雷奇挑戰了達爾文進化論的傳統觀點，即進化是一個漸進的、莊嚴的展開過程。查爾斯·達爾文字人也曾為不同物種之間的差距而苦惱。但他希望最終這些差距會被新的化石發現所填補，從而展示自然選擇如何逐漸將一個物種轉變為另一個物種。

古爾德和埃爾德雷奇指出，在達爾文的《物種起源》出版後的一個世紀裡，大多數這些差距仍然存在。化石記錄仍然顯示，物種在經歷漫長的停滯期後，在地質學意義上的轉瞬之間，突然產生了新的物種。古爾德和埃爾德雷奇認為，這些明顯的突變應該被認真對待。他們提出，物種經歷了漫長的普遍停滯期，期間會被相對較少世代中突然出現的新進化形式所打斷。

平克伊克理論經歷過起起落落。在受到記者和一些科學家的熱情接待後，該理論被創造論者抓住，作為進化論並未被普遍接受的跡象。古爾德和埃爾德雷奇反駁說，他們的模型並沒有否認進化，而只是提供了關於進化如何發生的另一種描述。

從那時起，進化生物學家們一直在爭論該理論的有效性，但尚未達成決議。在三年前發表在《自然》雜誌上的一篇回顧性文章中，古爾德和埃爾德雷奇承認，他們的模型僅僅是近期科學領域中眾多強調自然界中不連續性和隨機性作用的觀點之一。“我們要麼一直是時尚的應聲蟲和迎合者，因此註定要被歷史的垃圾堆所拋棄，要麼我們對自然的構成擁有一絲洞察力，”他們寫道。

密歇根州立大學團隊最近的研究可能有助於將天平傾向於後一種觀點。理查德·E·倫斯基、聖地亞哥·F·埃琳娜和沃恩·S·庫珀在微生物學家的最愛——腸道細菌大腸桿菌上進行了他們的進化測試。透過限制細菌可獲得的營養量，研究人員增加了它們之間的競爭，從而增加了自然選擇的壓力。然而，為了使事情更有趣，研究人員只使用了一種大腸桿菌變種，它不能像許多細菌那樣與其他簡單細胞交換遺傳物質。由於無法借用有用的基因，所研究的細菌只能透過隨機基因突變來進化。

在實驗過程中，工作人員每15天收集一次樣本，並測量微生物的平均大小。之前的研究表明，在低營養環境中，較大的細菌比小的細菌更容易存活。在前幾百代（每一代可能只持續幾個小時）中，生物體幾乎沒有或沒有變化，但隨後它們的平均大小突然增加了近30%。然後，另一個停滯期讓位於另一次體型向上激增。最後，數千代過去了，微生物體積再也沒有進一步的爆發。

研究人員計算出，在他們的實驗過程中，肯定發生了數百萬次細菌突變。但只有極少數突變顯著提高了大腸桿菌的適應性或生存能力。倫斯基小組得出結論，當這些“罕見的、有益的突變相繼席捲整個種群”時，就會發生體型的突然激增。一旦突變站穩腳跟，種群就會再次恢復平衡，因為它“等待”著另一次突變。

批評者反對說，密歇根州立大學小組觀察到的體型增加的斷斷續續模式是由於在太精細的尺度上檢查進化造成的。根據相反的觀點，對細菌種群進行不太頻繁的抽樣會顯示出更符合傳統漸進主義概念的進化增長。埃爾德雷奇本人也告誡說，間斷平衡理論旨在解釋多細胞、有性生殖動物的進化。他指出，細菌進化的基本過程截然不同。

密歇根州立大學團隊承認，他們的實驗方法遠非完美。另一方面，化石記錄也是如此。“我們正在使用一個擁有龐大種群規模和短暫世代的簡單系統來測試進化論中的重要問題，”埃琳娜說，“研究人員現在打算分析連續幾代大腸桿菌的DNA，以確定哪些基因突變與他們的研究物件的突然膨脹相對應。庫珀補充說，如果幸運的話，這些實驗將闡明“微觀進化過程如何影響宏觀進化趨勢”。