平克伊克理论得分

化石记录在揭示生命历史方面出了名的吝啬。生物学家们苦恼于他们是否从地球累积沉积物中采集到的零星骨骼推断出了扭曲的过去景象。但是，由于进化过程如此缓慢，科学家们无法通过实时观察来验证他们的想法。

或者他们可以？在密歇根州立大学进行的一项巧妙实验中，研究人员观察到一个细菌家族在经历3,000代后的进化变化。这个过程仅用了四年时间；用智人进行类似的实验将需要大约60,000年，这对大多数资助机构来说时间太长了。密歇根州立大学的研究人员在6月21日出版的《科学》杂志上报告说，他们的观察结果支持一种名为间断平衡的、具有争议的进化理论，该理论通常以其昵称“平克伊克”而闻名。

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间断平衡理论是由哈佛大学的斯蒂芬·杰·古尔德和美国自然历史博物馆的尼尔斯·埃尔德雷奇于1972年提出的。古尔德和埃尔德雷奇挑战了达尔文进化论的传统观点，即进化是一个渐进的、庄严的展开过程。查尔斯·达尔文本人也曾为不同物种之间的差距而苦恼。但他希望最终这些差距会被新的化石发现所填补，从而展示自然选择如何逐渐将一个物种转变为另一个物种。

古尔德和埃尔德雷奇指出，在达尔文的《物种起源》出版后的一个世纪里，大多数这些差距仍然存在。化石记录仍然显示，物种在经历漫长的停滞期后，在地质学意义上的转瞬之间，突然产生了新的物种。古尔德和埃尔德雷奇认为，这些明显的突变应该被认真对待。他们提出，物种经历了漫长的普遍停滞期，期间会被相对较少世代中突然出现的新进化形式所打断。

平克伊克理论经历过起起落落。在受到记者和一些科学家的热情接待后，该理论被创造论者抓住，作为进化论并未被普遍接受的迹象。古尔德和埃尔德雷奇反驳说，他们的模型并没有否认进化，而只是提供了关于进化如何发生的另一种描述。

从那时起，进化生物学家们一直在争论该理论的有效性，但尚未达成决议。在三年前发表在《自然》杂志上的一篇回顾性文章中，古尔德和埃尔德雷奇承认，他们的模型仅仅是近期科学领域中众多强调自然界中不连续性和随机性作用的观点之一。“我们要么一直是时尚的应声虫和迎合者，因此注定要被历史的垃圾堆所抛弃，要么我们对自然的构成拥有一丝洞察力，”他们写道。

密歇根州立大学团队最近的研究可能有助于将天平倾向于后一种观点。理查德·E·伦斯基、圣地亚哥·F·埃琳娜和沃恩·S·库珀在微生物学家的最爱——肠道细菌大肠杆菌上进行了他们的进化测试。通过限制细菌可获得的营养量，研究人员增加了它们之间的竞争，从而增加了自然选择的压力。然而，为了使事情更有趣，研究人员只使用了一种大肠杆菌变种，它不能像许多细菌那样与其他简单细胞交换遗传物质。由于无法借用有用的基因，所研究的细菌只能通过随机基因突变来进化。

在实验过程中，工作人员每15天收集一次样本，并测量微生物的平均大小。之前的研究表明，在低营养环境中，较大的细菌比小的细菌更容易存活。在前几百代（每一代可能只持续几个小时）中，生物体几乎没有或没有变化，但随后它们的平均大小突然增加了近30%。然后，另一个停滞期让位于另一次体型向上激增。最后，数千代过去了，微生物体积再也没有进一步的爆发。

研究人员计算出，在他们的实验过程中，肯定发生了数百万次细菌突变。但只有极少数突变显著提高了大肠杆菌的适应性或生存能力。伦斯基小组得出结论，当这些“罕见的、有益的突变相继席卷整个种群”时，就会发生体型的突然激增。一旦突变站稳脚跟，种群就会再次恢复平衡，因为它“等待”着另一次突变。

批评者反对说，密歇根州立大学小组观察到的体型增加的断断续续模式是由于在太精细的尺度上检查进化造成的。根据相反的观点，对细菌种群进行不太频繁的抽样会显示出更符合传统渐进主义概念的进化增长。埃尔德雷奇本人也告诫说，间断平衡理论旨在解释多细胞、有性生殖动物的进化。他指出，细菌进化的基本过程截然不同。

密歇根州立大学团队承认，他们的实验方法远非完美。另一方面，化石记录也是如此。“我们正在使用一个拥有庞大种群规模和短暂世代的简单系统来测试进化论中的重要问题，”埃琳娜说，“研究人员现在打算分析连续几代大肠杆菌的DNA，以确定哪些基因突变与他们的研究对象的突然膨胀相对应。库珀补充说，如果幸运的话，这些实验将阐明“微观进化过程如何影响宏观进化趋势”。