主题：【原创】【讨论】达尔文进化论的悖论 -- 孟词宗
家园 【原创】【讨论】达尔文进化论的悖论 进化论并不是达尔文首创的。达尔文之前和同时代有很多人都提出过进化论。
例如拉马克就提出过进化论。他的主要理论是“用进废退”。经常被现代教科书作为反面例子引用的是长颈鹿的进化。长颈鹿的身高和脖子都有利于其吃到高处的树叶。拉马克的理论认为正是因为长颈鹿需要吃到高处的树叶，它的身高和脖子长度才会不断增加。这个性状是可以遗传给下一代的。也就是所谓的“获得性”遗传。这个理论符合人们观测到的很多现象。例如坚持举哑铃手臂肌肉就会发达。老子身体强壮，儿子一般也不会差，等等。
拉马克的理论被达尔文进化论否定。达尔文的理论稍微复杂一点。不是用进废退，而是“物竞天择，适者生存”。同样用长颈鹿的进化来说明。达尔文理论认为并不是长颈鹿需要吃到高处的树叶才主动增加身高和脖子长度。而是每代长颈鹿都有矮、中、高三种变异。凡是矮个子的，因为吃不到树叶就会饿死，于是不能留下足够的后代。而下一代长颈鹿中又有矮、中、高三种变异。如此循环往复，最后长颈鹿的身高和脖子都达到了现在的程度。
这个解释当然看上去比拉马克理论高大上多了。因此一旦提出就立刻成为显学，最后成为现代进化论的基石，被写入教科书。
但这个理论并不是没有问题的。达尔文进化论的要点是遗传变异。有利于生存的变异才能被遗传下去，不利于生存的只能被淘汰。这个变异不是后天获得的，而是先天就存在的。好比长颈鹿的矮、中、高三种变异是娘胎里就定下的。出生之后不管矮个子长颈鹿如何拼命伸长脖子，也是吃不到高处的树叶，最终是要饿死的。而现代进化论更是把这种变异定位在了基因层面。
那么基因如何变异？一般的解释是由于地球无时无刻都存在大量的背景辐射，导致基因有极小的概率在复制时产生随机的变异。如果条件合适，这种变异是可以遗传的。
这个理论可以解释长颈鹿的后代的身高差别，但碰到不同物种之间的进化就很牵强甚至矛盾了。
举例来说，进化论认为两栖动物来源于鱼类。按现在的流行说法，在三亿九千万年前的泥盆纪开始，某些具有肺样结构的古总鳍鱼曾尝试登陆。到了石炭纪它们爬上陆地。进化论认为当时古总鳍鱼经常被困在浅水区，于是发展出了可以呼吸空气的肺和类似四肢的鱼鳍。
这个解释是相当拉马克的。这等于是说因为呼吸空气可以更好的生存，所以鱼类发展出了肺。因为四肢更利于在陆上活动，所以鱼类发展出了四肢。但如果用达尔文的理论来解释，我们立刻会发现一个问题：长颈鹿的身高差异并不会立刻导致矮个子长颈鹿的灭亡，毕竟再高的长颈鹿都是从很矮的小鹿成长起来的。但被困在浅水区的鱼如果不能立刻呼吸空气可是会死掉的。而死掉的鱼显然无法传宗接代。
按照现代进化论的说法，让古总鳍鱼能呼吸空气的基因是早就在古总鳍鱼上陆前就存在的。换句话说，古总鳍鱼被困在浅水区前早就长好了能呼吸空气的肺。那么总鳍鱼能在随机的辐射变异里正好长出一个肺的几率有多大？或者可以这么问，一个现代人长出可以呼吸一氧化碳的肺的几率有多大？或者一个人随机获得长出翅膀飞上天的基因的几率有多大？
就算总鳍鱼能在随机的辐射变异里正好长出一个肺，接下来的问题是有多少总鳍鱼获得了这种变异？如果只有一条总鳍鱼获得变异，那么它把自己的基因传下去的几率又有多大？这里还要考虑到这个基因是否和其他未变异总鳍鱼的基因是否匹配的问题。好比马和驴子能生出骡子，但骡子是产生不了后代的。如果是一群总鳍鱼获得变异，而且还是相同的变异，那么这个几率又有多大？
这里现代达尔文进化论就陷入了悖论：如果承认随机变异，那么随机变异而适应某一环境的概率实在太小。如果不承认随机变异，那要么就回到了拉马克的用进废退（或者某些现代版本的说法“有方向性的进化”），要么就直接承认所谓的“智慧设计”（神创论的变种）。
通宝推：红军迷,家园 各种科普公号对这个问题回答了很多次了吧？ 混乱博物馆有几期就是专门讲“进化的方向”的
http://www.yiketalks.com/v5078/
https://posts.careerengine.us/p/5b9ce7a6fa31784c14199e9a
直接贴在这儿吧。
简而言之，“是在相似的选择压力下，原本不同的生物会进化出相似的结构。”
家园 进化论里面的变异是群体变异，不是个体变异，这个没有争议 如果只有一条总鳍鱼获得变异，那么它把自己的基因传下去的几率又有多大？是一群鱼获得变异，然后把基因传下去。
类似的是，一支古猿直立行走变成了人，其余的古猿灭绝了。
家园 群体变异，也该从单一一个个体变异来吧？ 没法想象“唰” 一下，这一代个体突然都有了某一个变异
某个个体产生了某个变异，他的子代孙代留着可能没用，可突然环境变了，这个突变能提高后代传播概率或者生存概率，这下就流行起来了
家园 尝试总结：“生命是演化而来”为共识，生命由简单到复杂过程 是否由“随机突变，自然选择”主导为分歧。
达尔文很可能是提了一个正确的结论（当然这也很了不起），但给了一个看上去不那么正确的解释。
不知是否曲解了题主的意思？
通宝推：任爱杰,家园 用太祖理论来解析 就是进化过程中的普遍性和特殊性的关系，或者说共性和个性的关系，二者相互区别、相互联结又相互转化 。
家园 悖论并不存在 1. 关于变异概率太小的问题，很久以前就发现了。但这个发现并不能推翻进化论，只是需要进行修正或者补完，具体的说， 就是对（达尔文）原来的某些论断进行更正，仅此而已，并不能从整体上推翻进化论。
2. “用进废退”也不是完全被否定了，达尔文当年也不是认为其完全没道理。现代的“后天获得性遗传”跟“用进废退”有一定的联系。
3. 达尔文当年写《物种起源》的时候遗传机理还没有搞清楚，所以有些错误在所难免，但今天实际上他的学说已经是主流，被科学家广泛承认，媒体上经常炒作的“推翻”往往只是修正达尔文当年的某些看法，也就是字面意义上的“达尔文进化论”， 而不是整体的“进化论”。
家园 【原创】达尔文进化论的悖论 2 - 进化的统计悖论 这里是总结回答楼下各位的疑问。
楼下各位提了不少问题。大多数都没说到点子上。我这里再说一遍：
这篇文章的主旨不是要证明某些器官是不是从另一些器官进化而来的。而是要说明按照现代达尔文进化论的基因理论，从数学统计上来说没有足够的时间让某个物种的所有基因完成进化。
有人要我给数据的引文，有人要我给计算方法。虽然下面的回帖里贴了多次，这里再重复一下：
“冰冻三尺”先生给了个人类基因突变速率的研究成果，链接见下 （ https://www.solidot.org/story?sid=13296 ）这是2009年登载 Nature 上的消息。
文章中说的突变是指基础对（base pair) 突变。那么人有多少对 base pair 呢？30 亿。出处：https://www.genome.gov/11006943/human-genome-project-completion-frequently-asked-questions/
那个文章里说是相当于三千万基对有一个突变。（the human mutation rate — is equivalent to one mutation in every 30 million base pairs,）那么把全部30亿基对全部变掉要多少代呢？最少需要3千万代。就算每12年人类就能就能遗传一代也需要3亿6千万年。这比人类的历史（4百万年）要长的多。
而实际上真正能够传递下去的突变更少。“冰冻三尺”引用的文章里，作为实验对象的两个亲戚在200年前有共同祖先，传了13代，发现有23处可能的突变引起的不同。在经过培养实验后，真正能够遗传的突变只有4个基对。
传13代才4个突变。那么30亿个突变要多少代？97.5 亿代。还是算每12年人类就能就能遗传一代，完成全部基因突变需要1170亿年。约等于宇宙年龄（约170亿年）的7倍。
所以从统计上来说，基因突变必须在短期内大量发生并能有效遗传才能支持现代进化论。
家园 兄台的计算中存在一个漏洞 以你引用的例子来说，“作为实验对象的两个亲戚在200年前有共同祖先，传了13代，发现有23处可能的突变引起的不同。在经过培养实验后，真正能够遗传的突变只有4个基对。”
接下来你的推论是：“传13代才4个突变。那么30亿个突变要多少代？97.5 亿代。还是算每12年人类就能就能遗传一代，完成全部基因突变需要1170亿年。约等于宇宙年龄（约170亿年）的7倍。”
这其中恐怕存在一个逻辑漏洞，没有计算人群基数的作用。前面的例子中涉及的是一个家族的遗传突变，两个亲戚，13代，通常而言，涉及的人数不过几百到最多数千。而整个人类目前的人口数量是数十亿，有文明以来的历史中最少也在数千万的量级。所以，如果把人类作为一个物种来考虑，粗略估算下，其基因变异总量要比前面那个家族的大上4-7个数量级，也就是1万到1千万倍。
把这个因子乘上去，取个中间偏下的值，就算10万倍好了，这样一来，完成你所说的30亿个突变，只需要不到10万代，而不是90多亿代，二者差了十万倍。按20年一代人计算，总共需要200万年就够了。
根据考古发现，一般认为，人类从史前猿类中分离出来发生在约260万年以前，刚好和上面的数字吻合。当然这个计算是极其粗略的，只能作为半定量的验算，历史上基因突变的速度未必是线性的，可能更快，也可能慢些，基因淘汰的几率也是很难说的。不过无论如何，你给出的例子并未构成对进化论的反驳，反倒是在一定程度上证明了进化论。
通宝推：崇山彩云,家园 这个不算漏洞 如果人群的基数足够大并且能够充分融合，你的理论是正确的。然而事实上人群往往并不大，而且也不能充分融合。古代的大多数居民活动范围不超过二十里地。婚姻的对象也最多在这个范围内。所以基因高度同质化。有些封闭地区基本人人都沾亲带故，面相都一样。例如朝鲜人的面相就很有特点。
历史上各地人类也不是一直都自由繁衍。事实上，由于生存环境改变，自然灾害，瘟疫，战争等等而导致某地居民绝种的现象很常见。这样即使有传承了几百年的变异也有可能被消灭了。
按现在流行的说法，所有现代人的共同母系祖先是生活在9.9万~14.8万年前的某个非洲人。问题是化石证据表明现代智人的出现远早于这个年代。那么这个“夏娃”难道是从石头里蹦出来的？很显然，夏娃同时代的其他智人的传承都在历史中因为种种原因而消灭掉了。
而在“夏娃”的时代，全部晚期智人人口有多少呢？ 也就几千最多了。而晚期智人能够在数量上最终在进化上战胜早期智人主要是由于发明了农业和畜牧业。否则早期智人的身体素质远超晚期智人，用进化论的观点看，无论如何都是晚期智人处于劣势。
另外，我并没有反对进化论。我提出的只是现代进化论，尤其是分子生物进化论的观点在数学上是讲不通的而已。所以要么基因进化可以获得性遗传，要么基因变化的速率可以急剧变化以适应环境而已。
家园 不是传13代4个突变，而是0.33%的基因内就有4个突变 这篇2009年的文章
已经讲得很清楚了
对Y染色体的DNA序列分析透露，人类基因从上一代传递到下一代，每次会累积100到200个新的突变。这一数字是人类基因突变率的首次直接测量——它相当于每3千万碱基对中有一个突变。中英两国的研究人员分析了生活在农村，有远亲关系的两位男性的Y染色体上的上千万碱基对。在200多年前，两人的先祖是同一人，因此继承了相同的Y染色体。在随后的13代里，这个Y染色体忠实的从父亲传递给儿子，虽然偶尔会出现DNA复制错误。研究人员培育了取自两人的细胞，使用新一代基因测序技术，发现了23个候选突变。然后他们使用传统测序技术确认了其中12个突变，这些突变中的8个是细胞培育过程中产生，只有4个是真正的遗传变异。研究人员推算出，大约3千万碱基对中有一个发生突变。报告发表在《当代生物学》杂志上。
我解释一下这是怎么计算的。作者测了Y染色体上的1千万个碱基对。
1千万个碱基对在13代的时间内累积了4次变异，
算下来3万千个碱基对在1代的时间内会发生1次变异。
人体一共30亿个碱基对，所以1代的时间内会发生100次变异。之所以选Y染色体，是因为不会发生同源重组，比较稳定。
不是传13代才一共4个突变，而是传13代之后少量(1千万/30亿=0.33%)的基因内就有4个突变。
人体一共就2万多个编码基因。每代就有100个基因突变，这个比例并不小。研究种群突变就要以种群为单位，要乘以人类总数。这意味着一代之内全人类70亿人至少新增7000亿个基因变异，平均单个基因都要平摊3500万多个变异。而人类单个编码基因长度平均就1500个碱基，非编码基因要更短一些。碱基一共就4种选择。这意味着任何一个基因的任何一个碱基的任意一种变异，在地球上一共有(3500万/1500/4=)5833人携带。这5833人以自己一生的时间，来测试这次变异是否有利。以上的计算暂不考虑保守序列和非编码基因。2009年那篇文章的样本数太少，数字不一定精确。大概量级应该差不远。
而且关键位点的单碱基突变就可以改变整个基因的性质。如镰刀型细胞贫血症，就是遗传物质DNA中一个CTT变成CAT，即其中一个碱基T变成A，以致产生全身病变。
生物体面临的问题不是突变太少，而是突变太多。太阳晒多了会脱皮，是因为皮肤细胞吸收紫外线造成大量DNA变异，变异数量多到细胞完全不能用了，直接启动了凋亡机制。细胞在检查和修复变异DNA上花了大量功夫。
特别要注意的是，这每代之间的100多个变异基因，是在经过身体内一系列DNA筛查机制，从更大的变异基因数量中，剔除了大量有害变异之后剩下来的。如果是严重有害变异，精子本身就会游得慢，或是胎儿早期就自动流产。剩下来的基因突变至少是害处比较小，甚至可能是有益的。
而且高等动物基因变化已经很慢了。低等生物比如病毒的变异速度就快多了。每年都会进化出30%的全新感冒病毒，人类的免疫系统从来没有遇到过。这些大量新增的基因库，会以极小的几率通过基因水平轉移 (HGT)被高等生物吸收。
家园 你的 1500 乘以 4 的计算，怎么来的？ 首先，测量的数据，是 100 个碱基对的突变，也就是 ACGT 的变化。
你文中的 “人体一共就2万多个编码基因。每代就有 100 个基因突变” 是非常引起歧义的，应该说人体 30 亿个碱基对，每代有 100 个突变
以上都是小事。
引用：而人类单个编码基因长度平均就1500个碱基，非编码基因要更短一些。碱基一共就4种选择。
理论计算，单个基因的可能排列有 4 的 1500 次方种，不是 1500 乘以 4
4 的 1500 次方，也就是大约 10 的 900 次方，这个数字太大了。
通宝推：任爱杰,