进化演化的差别，“进化”还是“进化”？关键是规模

这个文章主要给大家分享一些关于“进化”还是“进化”？关键是规模和一些进化演化的差别的相关话题，希望大家都能喜欢。

作者注

进化应该译为“进化”还是“演化”？一些研究人员明确支持使用“进化”并使用“进化”一词，因为他们认为，基于现有类群和姊妹类群规模的比较，可以清楚地定义和观察进化的“进展”。但你不应该这样做。丢弃。

从理论上讲，在环境稳定的情况下，用“进步”来表示在相对较短的时间内对环境的更好适应是有意义的。然而，环境是一个高维空间，由于各个维度随着时间的推移频繁变化且变化方向不同，因此各个物种适应环境变化的进化在相当长的时间尺度上也有所不同。简单分析是不可能的；比较利弊。

俗话说，兵无恒势，水无恒形，进化无恒方向。作者将从“进化方向”的角度出发，介绍“进化”这个在时间和空间上都相当复杂的概念。

事实上，自然界中物种更替的发生往往并不是因为后来者的生存得到改善，而是因为规则发生了变化，环境变化提出了新的适应标准。由于恐龙无法适应寒冷、低氧的环境，它们让位于适应性更强的哺乳动物。既然环境在变化，规则是否也有可能发生变化？那么人类将向何处“进化”呢？

发表者|屋顶

“evolution”一词究竟应译为“evolution”还是“evolution”，多年来一直是中国科研界和科普界经常讨论的话题。“进化”和“进化”之间的区别往往取决于进化过程是否有方向。——“进化”的意思是进步，意味着进化是有方向的，优胜劣汰，“进化”二字在中间。这些术语并不反映绩效或方向。

那么，实际的生物进化过程可以说是有方向性的吗？

在物种层面，生物进化可以定义为“物种遗传物质和信息的遗传变化”，它可以导致宏观形态和功能的变化。变革的过程分为两个阶段。第一步是一个物种的生物种群中出现遗传变化，即遗传物质的突变。这一过程几乎完全是由于物理和化学因素的随机影响而发生的，并且通常被认为是非方向性的。

第二步是“修复”整个种群中的突变，即达到种群中每个个体生物都携带突变的状态。此过程有两种可能的情况一种是中性突变，不影响生物体的生存和繁殖能力，即其适应性。在一个物种的整个种群中，出现的频率是随机演化的，是达到某个固定状态的概率。这种情况被称为遗传漂变，而且它显然是没有方向的。另一个是影响健康的突变。当这些突变让生物体更好地适应环境时，“自然选择固定了种群。这种由自然选择驱动的适应性进化场景，也是通常被认为的“进化方向性”的来源。

图1生物进化过程的两个阶段

图2突变固定的两种情况。其中，自然选择通常被认为是“定向的”。

抛开随机突变和中性进化不谈，生物适应性进化的历史可以说是有方向性的吗？如果我们考虑一个场景，一个物种进入一个新的环境，并没有完全适应某些稳定的环境因素，那么在自然选择的作用下，更适应环境因素的突变实际上会在下一代传播。人口，或者说“适者生存”，这个过程具有明显的方向性。因此，与其探讨进化是否是定向的，不如考虑进化在何种程度上和规模上是定向的可能更有意义。

在上面的例子中，如果我们去掉单一物种和单一稳定环境因素的假设，我们可以看到，很难定义进化的方向，因为适应性进化有两个特点，一是高维性，二是高维性。是高维性，是随机性。它随着环境的变化而变化。

环境和适应是高维的

所谓环境，是温度、含氧量、湿度、阳光等各种环境因素的综合体，如果将每个因素都量化为一维，那么环境就是一个高维空间。这个空间可以占据的就是所谓的“生态位”。

图3环境空间与生态位

在生态位中，环境空间各维度的特征都能对物种产生选择压力，那么物种如何在自然选择的作用下适应特定的生态位呢？这就需要引入另一个空间概念，——特征空间。不同的生物有许多功能特征，如体型大小、寿命、食性等。不同特征的组合构成特征空间。性状空间的每个维度代表生物体的不同特征，而环境空间的每个维度代表不同的环境因素。物种是具有特定适应性、适应生态位的各种特征的特定价值组合。从特征空间到适应度的映射称为适应度拓扑。

物种适应环境的过程可以看作是适应性景观特征发生变化、向高适应性“顶峰”迈进的过程。因此，适应性进化是由于自然选择对生物体的几个性状维度的作用而发生的特定遗传变化，以响应特定环境因素引起的选择压力。如果我们在这个单一的“攀登”过程中将视野扩展到更多的物种和更多的生态位，我们将看到适应性进化具有高维度和多方向。

图4特定环境下的适应度景观当只考虑两个特征时，特征值空间是一个二维平面，适应度景观就像一个真实的地形图。图中的白点代表生物种群，可以看到它们的适应度随着世代更替而逐渐增强的过程。作者RandyOlson和Bjrnstman-自己的作品，CCBY-SA30；

首先，对于同一环境维度、同一方向，不同物种可能会发生不同的功能性状变化，以不断适应环境因素。例如，为了应对潜水时遇到的缺氧环境，东南亚渔民的脾脏变大，适应储存更多潜水时释放的红细胞，增加血液的携氧能力。患有高血压的鲸鱼和海豚会增加其肌红蛋白含量并提高肌肉的储氧能力。这两种不同的性状进化方向可能是适应氧含量环境维度的缺氧方向。

其次，不同的生物可以在同一环境维度的不同方向上适应，即适应不同的生态位。例如，擅长长距离飞行的鸟类很可能利用脂肪代谢来长时间持续提供能量，而需要短距离飞行的鸟类，如雉鸡，则很可能利用碳水化合物。提供快速且爆发性能量的新陈代谢。这是由于飞行距离层面的生态位差异而导致的适应方向的差异。

最后，不同的生物完全有可能在不同维度的环境中适应性进化，适应不同的生态位。例如，许多高原哺乳动物通过增加血红蛋白的携氧能力来适应缺氧、低温和紫外线辐射等因素，而许多海洋哺乳动物则为了应对潜水等因素而增加了肌红蛋白。弱光、增强弱光视觉感知等适应是不同生物类群在不同环境维度的适应方向的差异。

因此，适应性进化的水平非常高，不同生态位的物种有各自的进化方向，很难在超越物种的尺度上比较和讨论方向。即使在姊妹类群之间进行多维比较也很困难。例如，黑猩猩和人类是姐妹群体。由于黑猩猩已经适应了树栖生活，所以它们的上肢力量比人类大得多。但说人类在某个特定方向上比黑猩猩更“落后”肯定是没有道理的。不同的。

适应的方向经常随着环境的变化而改变。

如果我们把视角进一步扩大到时间维度，我们可以看到地环境在很多维度都发生了巨大的变化，而且变化频繁，比如整个地质历史中反复出现的冰期和间冰期的温度变化。随着环境的不断变化，该层面的适应过程的局部方向也在不断变化。地质历史时期生物群体的“繁荣”可以归因于它们在一个或多个环境维度上进化出高度适应性的特征，使它们能够进入新的生态位空间并经历辐射进化。然而，即使高度多样化的类群也可能因环境的动态变化而经历大规模灭绝，这使得静态定义进化方向变得困难。

我们以中生代为例。与今天相比，中生代的大气温度很高，大气中的氧气含量很高，爬行动物非常多样化，包括恐龙、翼龙和鱼龙，但早期哺乳动物的多样性相对较少。然而，在中生代末期，陨石撞击等事件引起了地表温度降低、大气含氧量降低等环境变化，早期哺乳动物的代谢特征和随后的进化变得更加适应这些较低的温度。温度和低氧环境导致辐射演化并增加多样性。

图5通过考虑多个物种中单个特定性状在特定历史时间点对应的不同适应度水平的不同值，形成适应度景观图，并且适应度景观随时间变化。这种变化本身会影响不同物种/生物体的进化轨迹。

在这个过程中，哺乳动物似乎更好地适应了环境，主要是因为环境发生了变化，即规则发生了变化，而不是哺乳动物的能力提高了。这就像一场比赛。原本是短距离比赛，有的运动员表现比较好，但如果赛事突然改为长跑，原来的获胜者就会被淘汰。但新的获胜者不一定在冲刺中表现更好，将长期获胜定义为“前进方向”是没有意义的。因为未来的短跑比赛可能不再有竞争力。同样，环境变化是振荡且无方向的，因此很难定义适应性进化的方向。

此外，生物体之间相互作用。在上面的例子中，大型爬行动物由于环境变化而灭绝，“解放”了它们的生态位，使后来繁荣的群体进一步进化并增加多样性。甚至生物体和它们的环境也会相互作用，一些生态位只是由“先驱”群体创造的。

蓝藻的例子非常典型在寒武纪时期，多细胞真核生物变得高度多样化，而大多数真核生物繁衍生息的地氧化环境是由原核蓝藻在过去20亿年的进化中形成的。光合作用，随着时间的推移产生氧气。如果没有蓝藻，真核生物就不会繁盛，而且更难以判断进化的“方向”，例如有效利用氧气。

因此，虽然进化在有限的历史范围内有方向性，但没有必要在更大的范围内强调进化的方向性，因为不同的方向在不同的环境下是无法比较的。

在现有物种组成的进化谱系中，因灭绝而较早出现的类群很少见，较晚出现的类群的增殖往往给人“进化方向”和“进步”的印象。是的，但是不，这不是规则。如果我们观察两侧对称动物中脊椎动物的繁荣，并在更远的地方发现它们的姊妹类群，半索动物或棘皮动物，那么脊椎动物物种可能会显得数量更多、更“先进”。在上述三个类群及其姊妹类群——蜕皮动物中，仅昆虫就占地生物圈现有物种的一半以上，远远超过脊椎动物的33,354种。或者说它预示着进化的方向。又比如，真核生物似乎已经进化成了复杂多样的多细胞类群，但在地生物圈中，原核生物在丰度和种群多样性上一直高于真核生物，甚至在真核生物中也有出现多细胞类群的情况。酵母等生物体进化为单细胞生物体。因此，进化史后期类群繁荣度和生物复杂性增加的“方向”是进化树中的局部模式，而不是稳定的规则。

综上所述，环境是高维、频繁变化的，物种的适应性进化是一个多向、复杂的过程，受到物种间、物种与环境相互作用的影响。所谓进化的方向性，是指在局部进化历史中稳定的单一环境的选择压力下，物种特征在特定水平上发生变化的适应性进化，从而导致多样性的径向进化。更好地适应一种环境的分类群可能无法适应另一种环境。因此，演化过程的方向性仅体现在部分空间和时间上。

本文是在科普中国星空计划的支持下撰写的。

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一、数码宝贝都是什么进化？进化，超进化，究极进化？还是什么？

进化阶段数码兽基本上有六个进化阶段，从出生到婴儿期I、婴儿期II、成长阶段、成熟阶段、完全形态和最终形态。

在某些情况下，婴儿期的第一阶段和第二阶段合并在一起称为婴儿期。还有一些特殊的进化阶段，例如装甲体、混合体、超级终极和其他分类。还有其他形态的数码兽，虽然不改变进化阶段，但拥有全部力量并改变了属性。例子包括“某某形式”和其他形式。基本上，随着阶段的上升，战斗力会变得更强，究极体也达到顶峰，但光明兽等在成长阶段超越普通究极体数码兽的数码兽却是例外。