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生物学中的重要定律

        生物学领域中,一些为人所熟知的重要定律如重演律、进化不可逆性、器官相关律及威廉斯登法则等在古脊椎动物学的研究中起着重要的作用。重演律和器官相关律将分别在《短中见长--生命的演变过程》和《居维叶》中提到,这里着重将谈一谈进化不可逆性和威廉斯登法则。
        生物进化的不可逆性生命的历史是一部物种新陈代谢的历史,地球上现在的物种都是地质历史上生存过的物种后代。过去的物种被现在的物种所代替,现在的物种又被将来的物种代替,新的不断兴起,旧的逐渐灭亡,已经演变的物种不可能回复祖型,已经灭亡的种类不可能重新出现,这就是进化的不可逆性。以我们人类历史为例,它经过了原始社会、奴隶社会、封建社会,现在是资本主义社会与社会主义共存的社会,如果有人想让历史退回到奴隶社会或封建社会去,行得通吗?恐怕谁也做不到。即便做到了,人民也会推翻他的。中国近代史上有个“张勋复辟”的事件,他把已下台的清朝皇帝溥仪又扶上了台,可仅上台11天就在人民的讨伐声中又下台了。当然,人是有思维的,不允许历史开倒车,生物界中尽管没有人类的特性,可它的进化一样也不走回头路的。从对化石的研究发现,生物某种器官一经演变就不可能在其后代身上恢复原状;一经退化消失也再不会在其后代身上重现。以马为例,始新世的马前肢四趾、后足三趾,渐新世和中新世的马前肢 三趾,上新世和现代马仅剩一趾,其已经退化的足趾决不会恢复原状。类似的例子还很多,如古生代的三叶虫、笔石,中生代的恐龙,它们既然已绝灭了就绝不会再出现了,地史上每次大灾难之后,残余的生物都是在原有基础上发展起来的,而决不会通到生命的初期重新开始的程度。专家们正是总结了生物进化中的这些实际例子,归纳出了这条定律。
        威廉斯登法则脊椎动物在进化发展中,也是由低等向高等、身体器官从简单至复杂、神经系统日趋完善演变的,但唯有骨的数量是从多至少、从复杂到简单的。这种现象不但表现在从低等门类到高等门类,就是在同一门类中比较原始与进步种类之间也是普遍存在的,在脊椎动物头骨骨片数目的变化上尤为显著。如原始硬骨鱼类的头骨有180多块骨片,较进步的硬骨鱼约为100多片,古两栖类及古爬行类动物头骨骨片数量在95~50块之间,哺乳动物头骨骨片已减少为35块,人类的头骨骨片数量最少,只有28块,其中还包括中耳内的6块很小的听骨。
        脊椎动物越进化,其骨骼数量就越少,这一规律就是威廉斯登法则。为什么动物身上会出现这种现象呢?
        脊椎动物进化初期身体各器官的功能很差,需要有硬体的支撑,哪里需要就在哪里长出一块骨片来,甚至在皮肤表面也长出骨板或骨质鳞片,这种多的骨片显出了消极的一面:身体行动迟缓,还妨碍了其他系统的发展,随着不断地进化,动物各器官功能趋于完善,有些不需要骨骼支撑,有些游离骨片向脊椎骨靠拢固定。途中连接了其他骨头,数量从几根减少到一根,头部过去有很多的骨片但保护作用相似,逐渐就减少为几大块,还愈合成颅腔(在哺乳动物的头颅上能看到几条锯齿状的接触线,这就是骨片的愈合线),增加了牢固性和稳定性。这样一来减少了骨头的体积,肌肉附着在为数不多的骨头上,定向收缩力增强,神经网络也清晰了;颅腔扩大、脑量增加(动物进化关键的一点就是神经系统的进化,从鱼类开始出现头后,头与身体的 比例在进化中就逐渐加大),反应快速,行动敏捷,更有利于生存。会不会因骨骼减少而对身体的保护性降低?以恐龙和牛为例,同样都食植物,甲龙、剑龙等的自卫武器是全身披鳞挂甲,这身盔甲使它们行动不便,只起消极防御的作用,仍抵挡不住霸王龙的袭击;而牛的自卫武器是牛角,比盔甲轻得多,行动自然灵活,遇见敌人常采取主动进攻,历史上就有不少农家牛勇斗虎豹保护主人的故事。
        因此骨骼的减少只会给动物带来进步,这也是被实践证明了的。


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