想象一张你的曾祖父母、祖父母和父母并排的照片。你会看到相似之处，但每一代人看起来都与其前辈不同。
这是最简单形式的进化过程：带有修改的传承。
经过许多代，数量惊人的修改是可能的。这就是地球上生命多样性的形成过程。
然而，这一想法长期以来一直被误解为一条通向“更高”或“更好”生物体的单一方向的道路。例如，鲁道夫·扎林格 (Rudolph Zallinger) 1965 年著名的 Time-Life 插画“通往之路一个聪明人”展示了人类从类人猿祖先到现代人的逐步进化。
将这一观点扩展到人类之外，有关古代生命的早期古生物学理论支持了这一观点定向进化，或“渐进进化””，其中每一代血统都朝着更复杂或更优化的形式发展。
但进化没有终点线。没有最终目标，没有最终状态。生物体的进化是通过自然选择在特定的地质时刻起作用，或者简单地通过在任何方向上没有强选择的漂移来起作用。
在我最近发表的一项研究中马卡莱·史密斯当时，我们是哈佛大学的一名本科生研究实习生，受到美国国家科学基金会的资助，我们试图研究生殖进化的单向模型在植物中是否始终成立。
相反，我们发现在许多类型的蕨类植物（地球上最古老的植物类群之一）中，繁殖策略的进化曾经是一条双向街道，植物有时会“向后”进化成不太专业的形式。
进化的路径不是线性的
选择压力可能会瞬间发生变化，并引导进化向意想不到的方向发展。
拿例如，哺乳动物。 1.5亿多年来，恐龙对侏罗纪哺乳动物施加了强大的选择压力，这些哺乳动物必须保持体型较小并生活在地下，以避免被猎杀而灭绝。
然后，大约 6600 万年前，希克苏鲁伯小行星消灭了大多数非鸟类恐龙。突然之间，小型哺乳动物摆脱了强大的捕食选择压力，最终可以生活在地面上演变成更大的形式，包括人类。
虽然多洛定律已被批评，其最初的想法已基本上从流行话语中消失，但这种观点仍然影响着当今生物学的各个方面。
植物与进步的步伐
博物馆经常将动物进化描述为向更高阶段的直线进展，但它们并不是这个叙述的唯一来源。它也出现在有关植物繁殖进化的教学中。
最早的维管植物——那些具有可以在整个植物中输送水和矿物质的组织的植物——无叶、称为端粒的茎状结构，顶端有称为孢子囊的胶囊，可产生孢子。
端粒完成了植物的两项重要工作：通过光合作用将阳光转化为能量，并释放孢子以产生新植物。
化石记录显示，随着时间的推移，植物发展出更专门的结构，将这些生殖功能和光合作用功能分开。
穿越植物谱系，从带有孢子的石松植物从蕨类植物到开花植物，繁殖变得越来越专业化。事实上，花经常被视为植物进化的最终目标。
在整个植物界，一旦物种进化出种子、球果和花等生殖结构，它们就不会恢复到更简单、未分化的形式。这种模式支持生殖复杂性的逐步增加。但蕨类植物是一个重要的例外。
不断发展，但并不总是向前发展
蕨类植物有多种繁殖策略。大多数物种将孢子发育和光合作用结合在单一叶型上——这种策略称为单态性。其他人将这些功能分开，一种叶子类型用于光合作用，另一种叶子类型用于繁殖——这种策略称为二态性。
如果植物中广泛存在的特化模式是普遍存在的，那么我们可以预期，一旦蕨类植物的谱系进化出二态性，它就无法改变方向并恢复为单态性。然而，史密斯和我使用自然历史收藏和算法来估计蕨类植物的进化，发现了这种模式的例外。
在一个名为链蕨（Blechnaceae），我们发现了多个案例，其中植物进化出高度特化的二态性，但随后又恢复到更普遍的单态性形式。
缺乏种子赋予蕨类植物灵活性
为什么蕨类植物有如此灵活的繁殖策略？答案在于他们缺乏什么：种子、花朵和水果。这将它们与当今地球上生活的超过 350,000 种种子植物区分开来。
想象一下，取出一片肥沃的蕨类植物叶子，将其收缩并紧紧地包裹成一个小颗粒。这基本上就是未受精的种子——胶囊中高度改良的二态蕨叶。
种子只是一系列生殖特征中的一个高度专业化的结构，每一个都以最后一个为基础，创造出一种如此特殊的形式，以至于逆转几乎是不可能的。但由于活着的蕨类植物没有种子，它们可以改变叶子上产生孢子的结构的位置。
我们的研究结果表明，并非所有植物的生殖特化都是不可逆转的。相反，这可能取决于工厂随着时间的推移获得了多少层专业化。
在当今瞬息万变的世界中，了解哪些生物体或性状被“锁定”对于预测物种如何应对新的环境挑战和人类造成的栖息地变化非常重要。
沿着“单向”路径进化的生物体可能缺乏以特定方式应对新选择压力的灵活性，并且必须找出新的改变策略。在蕨类植物等谱系中，即使在专业化之后，物种也可能保留“向后进化”的能力。
最终，我们的研究强调了进化生物学的一个基本教训：进化没有“正确”的方向，没有迈向最终目标。
进化路径更像是错综复杂的网，有些分支分叉，有些分支聚合，有些甚至自身循环。
