利用“樹式思維”辨析進化論教育中的常見誤區

張媛媛

(廣東省深圳博物館 深圳 518035)

進化論在生物學科、自然科學領域具有毋庸置疑的重要性，著名生物學家、綜合進化論創立者之一杜布贊斯基曾經說過： 如果不從進化論思考問題，一切生物學現象都毫無意義。權威指導《科學教育的原則和大概念》將生物進化列為14個科學大概念之一[1]。因此，學校和其他教育機構有義務為公眾提供全面和充分的進化論教育。

作為生物學的一個核心概念，進化論在初、高中生物學教材中均有專門的章節來講述。人教版初中八年級《生物》下冊教材在介紹了生命起源的各種假說和化石證明生命進化歷程之后，重點介紹自然選擇在宏觀層面的原理和應用。人教版高中《生物》必修2教材簡要回顧了自然選擇學說，并重點介紹這一學說在達爾文提出之后的發展，即自然選擇在微觀層面的機制。對于大多數非生物學專業的民眾來說中學教材是他們系統學習進化論的唯一途徑，但這樣的進化論教育有一定的片面性，讓人不能全面而正確的領會進化論的真正內涵。

自然選擇原理固然重要，但并不代表進化論的全部。其實達爾文的《物種起源》原書中只有一幅插圖，它表達了作者心目中該書的精髓，那便是萬物共祖[2]，萬物共祖意味著所有的生物都有一個共同祖先。達爾文形象地將其比喻為生命之樹。如圖1的進化樹所示，物種A和物種B按照時間回溯，擁有共同祖先E。時間繼續往后回溯，C和E擁有共同祖先F，F和D擁有共同祖先G。時間往前推進，是這棵樹開枝散葉的過程，時間回溯則是尋找類群最近共同祖先的過程。

進化樹所包含的信息是理解類群進化歷程、判斷類群親緣關系和回答其他重要生物學問題的關鍵，可以說幾乎所有涉及到進化的問題都離不開進化樹，因此全面的進化論教育應該幫助學生學會讀取進化樹所包含的意義，培養根據進化樹的理念來思考生物學問題的習慣，樹式思維理念“tree-thinking”是現代生物學的一個基本元素之一，盡管這個理念對于理解生物進化非常重要，然而由于教育的不到位，普及程度并不高，目前還只是進化生物學家使用較多[3]，有些生物學專業人士和教育工作者都缺少這種理念。

圖1 進化樹示意圖注： A、 B、 C和D代表現生類群，E、 F和G代表共同祖先，箭頭方向代表隨時間回溯

一些關于生物進化的含混不清、容易產生誤解的地方其實都與人們頭腦中沒有這種思維方式有關。本文將闡述如何利用樹式思維來澄清有關生物學的一些常見的疑惑和誤區。

1 以單系類群命名的問題

以恐龍的一個常見定義“一群中生代大型爬行動物的統稱”為例，該定義不嚴謹，在使用時問題重重。例如，這個定義無法回答“現生的鳥類是不是恐龍”這個問題。目前廣泛被科學界使用的關于生物類群的定義應該是要引入帶有共同祖先的進化樹這樣的思想。這樣定義的恐龍是鳥類和鳥臀類恐龍的最近共同祖先。根據這個定義我們很容易得出上述問題的答案，那就是現生的鳥類都是恐龍的后裔。這個概念有助于我們理解生物學家所說的類群的真正含義，減少因概念不清造成的歧義；還能使我們對于一些最新的進化生物學研究成果不再感到困惑。

2 理解生物的進化地位

以人類的進化歷程為例，關于人類進化常見的誤解有： 人由黑猩猩進化而來的，北京人和元謀人是人類的祖先等。這些誤解其實在引入靈長類進化樹之后便不難解釋。如圖2所示，現生人類屬于智人，黑猩猩屬于黑猩猩屬，黑猩猩是現存的靈長類生物中和人類關系最近的一個類群，是人類的靈長類近親。北京人和元謀人屬于直立人種，直立人種全部滅絕沒有現生后代，所以北京人和元謀人并不是人類的直系祖先。

通過進化樹讀取類群的共同祖先信息，我們能夠判斷類群的親緣關系。如果兩個類群的最近共同祖先離現在越近，它們的親緣關系也越近。如圖2所示，智人和尼安德特人的親緣關系比智人和直立人要近，因為智人和尼安德特人的共同祖先比智人和直立人的共同祖先更晚出現。很多人在看到圖2非常容易得出大猩猩和猩猩的親緣關系比大猩猩和智人的親緣關系要近的結論，但其實這是錯誤的，大猩猩和智人的親緣關系更近，因為它們的共同祖先比大猩猩和猩猩的共同祖先更晚出現。出現這樣的誤讀的原因根據分支的距離而不是共同祖先來判斷親緣關系。利用共同祖先的理念可以在病毒流行研究中用于推斷病毒的來源、計算流行開始的時間、檢測病毒的重組等，還可以用來進行親子鑒定等。

圖2 靈長類進化樹(?代表已滅絕類群)

生命之樹是一棵枝繁葉茂的大樹，上面遍布著各種各樣的生物類群。但生命史的相關書籍、展覽或者相關的科學繪畫經常會給人一種錯覺，例如，講到脊椎動物登上陸地，生命史進入了陸生脊椎動物時代，進而說陸生脊椎動物統治了地球，而海洋生物包括魚類和無脊椎動物等似乎在慘遭淘汰后便從生命史中銷聲匿跡了，或是哺乳動物出現后，其他生命就過得暗無天日了。產生這種錯覺的原因便是： 人們一貫以自身為中心的認為人類能夠代表或象征全體生物的想法。如果我們真正理解了生命之樹和其所代表的生命進化歷程，那么對人類只是“繁茂的生命之樹上的一個小枝椏”這個結論也就會欣然接受[4]。對于該結論的深刻理解可能會重塑我們的生命觀、自然觀乃至世界觀。

3 直線式進化的誤區

我們經常能看到這樣的表述，類似于“動物存在著‘魚類→兩棲類→爬行類→哺乳類’的進化順序”，和“人類進化起源于森林古猿，從靈長類經過漫長的進化過程一步一步發展而來。經歷了猿人類、原始人類、智人類、現代類四個階段”。對于理解了進化樹的人來說，這樣的表述說明了生物進化存在著階段性，沒有任何問題。這些直線式描述進化歷程的語句和圖片，加上各種常見的生物進化歷程圖(圖3上方所示)，對于沒有經歷過樹式思維訓練的大多數民眾來說非常容易得出直線式進化歷程的錯誤解讀，而這顯然是和生命之樹相悖的。因此，我們的教育內容應該盡量避免單獨使用直線式的進化歷程，即便用來表達進化的不同階段也應該配合樹狀結構一起出現避免引起誤解(圖3下方所示)。

圖3 一種常見的人類進化歷程圖(上)和樹狀圖(下)

法國生物學家、諾貝爾獎獲得者雅克·莫諾曾經說過：“進化論有一個奇特好笑的特點，那就是每一個人都以為自己懂得進化論。”這意味著大眾對進化論的理解現狀是高度普及但又充滿誤解，造成這種現狀的一個很重要的原因是我們對進化論的兩個核心概念教育的不均衡。因此，我們有必要在教育活動中注重對樹式思維的傳播，使公眾對于進化論有一個全面而正確的理解。