人类对生物进化的影响

人类对生物进化的影响老师、同学们：大家好！我们都知道，人类是生物进化史上的奇迹。近３００年来人类的力量越来越强大，而人类这个物种对自然界的其他物种有着巨大的影响。今天我将与大家谈一谈人类对生物进化的影响。说到进化，大家马上就会想起达尔文。1895达尔文发表了《物种起源》，提出了著名的以自然选择理论为基础的进化学说。生物具有巨大繁殖潜力，但自然资源有限，生物总是处于生存的斗争中。由于生物普遍存在着差异，在生存斗争中凡具有有利差异的个体，生存与繁衍后代的机会增加；否则就会遭到淘汰。此即“适者生存”或“自然选择”。经过许多世代“自然选择”的过程，物种的有利变异被定向积累而使该种群不断地逐渐变化而形成亚种或新种，从而推动了生物进化的历程。20世纪40年代，美国遗传学家哥德施密特（R.B.Goldschmidt）提出宏观进化（Macroevolution）的概念：通过自然选择的积累的微小变异，只能在物种范围内进行。也就是说，传统的生物进化观点是建立在自然选择的条件下，生物进化有着适应自然的趋势。自然就像操控着生物进化方向的一支大手。而今天，人类的地位逐渐上升，正在渐渐“取代”那只大手的地位。许多生物的进化方向不再是取决于自然，而是取决于人类的选择。今天我们将以狗的进化、转基因动植物、物种灭绝为例，谈谈人类对生物进化和生物多样性的影响，并从中得到一些启示。我们先来看看狗的进化。狗的祖先是什么呢？大家很容易想到是儿狼。但狼这种凶悍的动物到底是如何在相对较短的地质时间内进化成狗的呢？大家普遍接受说法是通过“人类驯养”。经过一系列遗传学研究，中瑞研究人员终于证明，早在15000年前，狗的祖先，生活在中国境内或者中国附近的五、六只母狼先后被人类群落驯养。于是从那时起，人与狗开始一同打猎、一同烤火、一同进化、一同走过漫漫历史长河。几乎所有的狗，从吉娃娃到圣伯纳犬，追踪其血统的结果都将指向最初的几只母狼。如今我们已知的狗的种类目前大概有350种之多！狗是如何进化的？为什么有着同一祖先的狗，现在会有如此多的不同品种呢？其中真正起到影响的就是人为的差异化选择过程。让我们一起来看一段视频。看看人类在狗的进化中究尽扮演着什么样的角色。[６min]从体型，外观和行为来看，狗都是地球上品种最多样化的动物，人类依据不同特性至今培育出约350种品种的狗。在过去的一万多年间，人类的定向选择大大加快了狗的进化过程。具体操作很简单。如果我们想培育一只浅色的狗，我们只需要从一窝狗崽中挑出毛色最浅的几只进行交配，那么它们的后代有很大可能遗传他们亲代的性状，有比较浅的毛色。每一代中重复这个步骤，我们就完成了人工的选择过程，我们就可以培育出一个新的品种。由此我们可以得到一个简单的结论：人类的选择决定了狗的进化方向没有人类的选择与培育，就不会有今天品种多样的狗。狗是人类活动提高生物多样性的典范。下面我们再来谈谈转基因动植物。首先我们必须先介绍一个概念：基因工程。基因工程就是重组ＤＮＡ技术指在体个将不同来源的ＤＮＡ进行剪切和重组，形成杂合ＤＮＡ或称嵌合ＤＮＡ分子，然后将其导入特定的宿主细胞，得到大量增广和表达，使宿主细胞获得新的遗传特性，产生新的基因产物。转基因植物就是利用基因工程(DNA重组技术)技术，把从动物、植物或微生物中分离到目的基因或特定的DNA片段，加上适合的调控元件通过各种方法转移到动物或植物的基因组中，使得该基因或DNA序列能稳定表达和遗传的动物或植物。我们先看看转基因植物的例子。转基因植物是如何产生的呢？简单来说就是把其他生物的基因通过载体运输到目标植物体内的过程。通过植物基因工程获得转基因植物在农业生产发展及植物分子生物学研究中有十分重要的意义，已获得的有重大经济价值的转基因植物已经很多。利用转基因技术可以实现植物品种改良，主要包括抗害虫、抗除草剂、抗病毒、控制果实成熟、改变花型花色、抗环境压力、产生高品质产物等转基因植物。通过转基因技术可培育高产、优质、抗病毒、抗虫、抗寒、抗旱、抗涝、抗盐碱、抗除草剂等特性的作物新品种，以减少对农药化肥和水的依赖，降低农业成本，大幅度地提高单位面积的产量，改善食品的质量，缓解世界粮食短缺的矛盾。例如：马铃薯植人天蚕素的基因后，抗清枯病、软腐病的能力大大提高，过去这两种病每年会带来近3成的减产，一种抗科罗拉多马铃薯甲虫的马铃薯，可使美国每年少用37万kg的杀虫剂；阿根廷播种转基因豆种后，大豆抗病和抗杂草能力大为增加，使用农药和除草剂的量减少，生产成本比原来下降了15％。让我们再来看看转基因动物。转基因动物的产生与转基因植物相比最大的不同就在于基因转入的受体细胞是目标动物的受精卵。因为已分化的动物细胞没有发育的全能性，所以我们要得到一个新的转基因动物必须使用受精卵做为受体细胞。转基因动物的一个典型应用给牲畜、鱼转入能够大大增加生长激素分泌量的基因，会使它们长得特别快，在短时间内就可供食用。许多动物的生长速度取决于体内生长激素的含量。我们可以用转基因技术，来提高动物体内生长激素的含量。一种做法是给动物体转入生长激素基因，并且让它带上一个“开关”——金属硫蛋白基因的启动子。金属硫蛋白是一种能够与重金属结合的蛋白质，它的基因的启动子遇到重金属时，就能大量地表达和它连在一起的任何基因，例如生长激素基因，从而让细胞大量地生产生长激素。用这种方法培育出来的转基因鲑鱼，在同一生长期内，平均重量要比普通鲑鱼重11倍！它们不仅长得快，而且成熟得也快，至少比普通鲑鱼快1倍。又例如，荧光动物。有许多种生物都能发光，例如某些细菌、昆虫、腔肠动物，它们能发光与某种蛋白质有关，但是参与的蛋白质和发光机制不太一样。萤火虫发光是其体内荧光素酶氧化荧光素导致的，腔肠动物发光是因为体内有能发光的蛋白质，叫做发光蛋白。能发光的腔肠动物包括水母和珊瑚虫。水母体内有两种发光蛋白，一种是水母素，它在环境中有钙离子时就能发出蓝光，另一种是绿色荧光蛋白，它吸收了水母素发出的蓝光后，发出波长较长的绿色荧光。但是人们发现，绿色荧光蛋白的发光并不需要有其他因子的参与，只要用紫外线照射就能使之发光，而且绿色荧光蛋白极其稳定，又没有毒性，所以在生物学研究中应用得最多。用转基因技术，还可以让绵羊、山羊、奶牛、母猪分泌含有某种具有医疗价值的人体蛋白质（例如干扰素、血液凝结因子）的乳液，收集、提纯用于制造药物。但是，这是不是就意味着人类活动对动物进化的影响都是正面的呢？非也。随着人类活动和自然因素引发的环境污染及改变，与人类生存与发展息息相关的生态环境已经严重受损，生物物种大量灭绝的问题也日益突出。生物物种的大量灭绝对人类生产、生活构成了一定的影响，甚至对人类生存都构成巨大的威胁。物种灭绝的原因可以分为自然原因和人为原因两个方面。正常灭绝、集群灭绝属于自然界正常现象，人类无法控制和影响，而野外灭绝、局部性灭绝和生态灭绝则大多由人类活动造成。由下面的图表，我们可以看出，近３００年来，随着人口的增加，物种灭绝的速度也越来越快。一方面，随着人口的增加和全球商业化体系的建立和发展，人类对之的需求随之迅速上升，其结果导致对这些资源的过度开发并使生物多样性下降。而当商业市场对某种野生生物资源有较大需求，通常会导致对该种生物的过度开发。典型的实例是人类对海洋鲸类的猎捕活动与鲸类数量的消长之间的关系。我国许多药用植物，如人参、天麻、砂仁、七叶一枝花、黄草、罗汉果等，野生的植株都已经很有限了，如果仍不加限制必然导致灭绝。其中偷猎、滥挖走私野生动物行为对生物的多样性威胁最严重。另一方面，栖息地破坏和片断化已成为我国一些兽类数量减少、分布区缩小和濒临灭绝的主要原因。伐木和占地是中国生物环境被破坏的两大主要原因。天然林的大幅度减少直接威胁到从苔藓、地衣到高等物种的生存。多种人类活动都可能导致生境的片断化。如铁路、公路、水沟、电话网络、农田以及其他可能限制--生物自由活动的分隔物，和自然保护区内修筑公路等人为设施。特别是由于这些人为设施的建立，使得动物的活动受到限制，从而影响其觅食、迁徙和繁殖，而且植物的花粉和种子的散布也会受到影响。因而引起动植物种群数量下降并引起局部灭绝。同时由于生物环境的片断化，阳光、温度、湿度及风的变化，也会导致一些物种濒危、甚至灭绝。另外生物环境的片断化有助于外来物种的入侵，进而威胁到原由物种的生存。为什么近代以来生物大量灭绝，根本原因还是人类活动导致的生物多样性降低。虽然通过转基因技术培养转基因动物，使人们能够按照自己的意愿改良和改造动物品种，克服了传统动物育种法的局限。但这种方法培育出来的动植物其实违背了复式进化的原理。何为复式进化呢？复式进化是由简单到复杂，由低等到高等的进化，是生物体形态结构、生理机能的综合地、全面地进化过程，其结果是生物体在各个主要方面比原有的水平都要高级和复杂。但人工选择的目的很单纯：对人类有益的性状，我们就保留；对人类不利的性状，我们就减少。1999年，全世界有12个国家种植了转基因植物，面积已达3990万公顷。其中美国是种植大户，占全球种植面积的72%。则某一种转基因植物的增多意味着这种植物在某个特定性状的基因频率发生了巨大改变。这便是人类活动对生物进化影响的实质。采用多种保护方法，协调建设与保护的矛盾在国家重要工程建设中遇到与环境保护对象相冲突的问题时，人们既不能放弃关乎国计民生的工程建设，也不能忽视建设工程对环境带来的影响。这就需要人们研究出更多的保护方法，将对保护对象的影响降到最低。如迁地保护，修建大坝时建鱼梯、鱼道，建工路、铁路时采用高架桥，选择对生物影响较小的建设工程设施等。为了解决生物多样性降低的问题，我们可以采取以下措施。一，采用多种保护方法，协调建设与保护的矛盾在国家重要工程建设中遇到与环境保护对象相冲突的问题时，人们既不能放弃关乎国计民生的工程建设，也不能忽视建设工程对环境带来的影响。这就需要人们研究出更多的保护方法，将对保护对象的影响降到最低。如迁地保护，修建大坝时建鱼梯、鱼道，建工路、铁路时采用高架桥，选择对生物影响较小的建设工程设施等。二，加大环境知识教育，加强物种保护的科学研究充分利用电视，报纸等媒体加大公众对环保的重视，将环保理念通过学校教育传输给学生，平时多组织环境保护为主题的活动等可以有效地增强人们的环保意识，使社会形成环保氛围，减少人们的无意识环境破坏行为。三，谨慎对待转基因物种转基因物种由于其良好的基因而受到农民的喜爱，要控制转基因物种的影响，必须从源头上严格控制。因此，国家必须对转基因作物的投入使用严格把关，充分考虑物种可能造成的影响，并控制其种植范围。四，严格控制外来物种国家应严格海关等的检查程序，严格控制非境内物种的扩散，防止生物入侵事件的发生。生物多样性是人类赖以生存的物质基础，人类的很多活动却一点一点地威胁着其他生物的生存，破坏着生物多样性。为了防止生物大灭绝的人为引发，为了世界的可持续发展，人类必须放慢脚步，用长远的目光思考生物多样性的问题，并采取相关的补救防治措施，防止悲剧的发生。生物的进化应该遵循自然规律，人类自己也不例外。所以我们在对其他生物的进化造成干扰时应该更多地考虑一下可能造成的恶果，并努力恢复生物的多样性。参考资料：《物种灭绝的人为原因及对策》《全球环境变化和人类活动》《转基因植物的利与弊》《宏观进化》《狗的进化历程》ＰＰＴ《人类活动对生物多样性的影响》ＰＰＴ