當(dāng)代進(jìn)化的速度

佚名

每一位垂釣愛好者都知道要將釣到的小魚放生。同樣，在海洋中以捕魚為生的漁民使用網(wǎng)眼大的漁網(wǎng)，讓小魚逃生。他們這么做的根據(jù)是，通過減少捕魚量，可以保持魚群的健康興旺。然而，他們可能犯了一個(gè)嚴(yán)重的錯(cuò)誤。越來越顯而易見的是，這種好心的做法實(shí)際上可能適得其反，事與愿違——促成了喜憂參半的當(dāng)代快速進(jìn)化的現(xiàn)象：鰈、鯫、鯡等魚類的成魚體形進(jìn)化得越來越小，甚至轉(zhuǎn)變?yōu)橹?、深層的魚種。

生物能力失諧的當(dāng)代進(jìn)化

漁民與垂釣者以及我們大部分人都忽視了進(jìn)化——不是指人們熟悉的課本上所講的如同冰河運(yùn)動一樣緩慢的進(jìn)化過程，那需要數(shù)千年才能見效，而是指幾年或幾十年內(nèi)可能發(fā)生的河水泛濫般的進(jìn)化變遷。漁民放過小魚可能是在改變進(jìn)化的門檻，就他們而言，目的是改善魚類生態(tài)。實(shí)際上，生物學(xué)家開始認(rèn)為這種人為造成了生物能力失諧的當(dāng)代進(jìn)化的現(xiàn)象正在我們的周圍發(fā)生。

再者，今后幾十年里，隨著人類對地球的改造，迫使物種與之適應(yīng)，否則就會消亡，這是又一種可能人為造成生物能力失諧的步伐還將進(jìn)一步加快當(dāng)代的快速進(jìn)化現(xiàn)象。

除了使?jié)O網(wǎng)一無所獲，快速進(jìn)化所產(chǎn)生的變化還妨礙了醫(yī)生和農(nóng)民的工作，讓尋找大獵物的獵人大失所望，而且讓試圖拯救瀕危物種的生物學(xué)家也困惑所望。當(dāng)然，這使得我們必須盡快了解這些作用機(jī)制。如果我們知道正在發(fā)生什么，我們或許能夠找到控制進(jìn)化的方法，甚至使之朝著有利于我們和周圍環(huán)境的方向發(fā)展。

進(jìn)化論生物學(xué)家早就知道這個(gè)過程可能會迅速降臨，查爾斯·達(dá)爾文本人就曾指出愛鴿者和養(yǎng)狗人促成的顯著變化。一個(gè)世紀(jì)后，生物學(xué)家揭示，英格蘭工業(yè)中心地區(qū)的白樺尺蛾的顏色變得更深了，以便在被煤灰染黑的樹上更好地隱蔽自己。到20世紀(jì)末，大家都知道細(xì)菌、昆蟲和野草都能夠在幾年時(shí)間內(nèi)變得對抗生素和殺蟲劑具有抗藥性。但是很少人認(rèn)為這是一個(gè)普遍現(xiàn)象。

盡管專家仍有充分的理由對快速進(jìn)化產(chǎn)生懷疑。但是，進(jìn)化是受生物體的需要與其滿足自身需要的能力之間失諧推動的。人們普遍認(rèn)為，大多數(shù)生物體己經(jīng)很好地適應(yīng)了周圍的環(huán)境。盡管一個(gè)種群內(nèi)個(gè)體之間存在基因差異，但是一種基因組合的適應(yīng)能力不會特別優(yōu)于其他的基因組合，因此有利于某些個(gè)體生存和繁衍的自然選擇壓力幾乎不存在。換句話說，選擇壓力一般來說很低，因而進(jìn)化緩慢——除非人類利用抗生素或殺蟲劑將其他個(gè)體全部消滅，只留下百萬分之一的抗藥性個(gè)體，或只讓最漂亮的鴿子繁育后代。

速度驚人的進(jìn)化結(jié)果

不過，在20世紀(jì)80年代，生物學(xué)家開始認(rèn)識到，適應(yīng)過程之快可能超過了他們過去的想像。例如，普林斯頓大學(xué)的彼得·格蘭特和羅斯瑪麗·格蘭特發(fā)現(xiàn)，加拉帕戈斯群島的一個(gè)島嶼上有一種雀，嘴小的在雨水充沛的年份種群興旺，因?yàn)樾∽阎参锷L茂盛，而嘴大的在較為干旱的年份占據(jù)優(yōu)勢，因?yàn)榇笞阎参锍蔀橹髁?。結(jié)果這種雀的嘴的大小快速地來回變換。

最近，圣克魯斯加州大學(xué)巴里·西內(nèi)爾沃率領(lǐng)的一個(gè)研究小組在美國西南的側(cè)斑蜥蜴身上發(fā)現(xiàn)了同樣的快速變化。雄蜥蜴會采用三種不同的由基因決定的求偶策略，每一種都伴有不同的頸部顏色的變化。橙頸雄蜥蜴?zhèn)€大好斗，多半會欺負(fù)膽小的藍(lán)頸雄蜥蜴，逼其讓出雌蜥蜴。黃頸雄蜥蜴偷偷摸摸地假扮雌蜥蜴，在橙頸雄蜥蜴忙著四處出擊的時(shí)候，偷偷撈取一些交配的機(jī)會，然而這種做法騙不了藍(lán)頸雄蜥蜴，因?yàn)樗鼈儗ψ约旱呐渑伎垂苌鯂?yán)。結(jié)果變成了一場風(fēng)水輪流轉(zhuǎn)的進(jìn)化游戲，每種求偶策略每隔四五年就會占據(jù)上風(fēng)。

人們不了解這種當(dāng)代進(jìn)化的普遍性，因?yàn)樵谝吧鸂顟B(tài)下很難觀察到。這種變化發(fā)生得很快，生物學(xué)家可能不會發(fā)現(xiàn)，除非他們詳細(xì)記錄了其正常的特征——這跟過去認(rèn)為進(jìn)化速度太慢而無法實(shí)時(shí)觀察到的老觀點(diǎn)正好相反。

快速進(jìn)化也不只局限于同一特征不同版本的交替輪換。有時(shí)進(jìn)化會穩(wěn)步向一個(gè)方向發(fā)展。這對于我們了解入侵物種生物學(xué)可能很重要。生物學(xué)家經(jīng)常指出，引進(jìn)物種；比如斑馬貝和蒜芥，可能在它們的新家潛伏幾十年甚至幾百年，然后突然變成令人頭痛的有害物種。一個(gè)可能的解釋是這些入侵者一開始不能適應(yīng)新的環(huán)境，等到后來它們進(jìn)化到能夠很好地適應(yīng)環(huán)境時(shí)就會爆發(fā)，不過這種解釋尚未得到充分驗(yàn)證。然而一旦發(fā)生這種情況，結(jié)果可能很驚人。

根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局最近公布的報(bào)告，有數(shù)十種入侵生物正在美國各地猖獗危害，甚至成為一些瀕危物種的“外來克星”。但是，一些在原產(chǎn)地?zé)o害的生物，侵入到新環(huán)境與新地方后就會成為自然與生態(tài)的麻煩制造者，特別是入侵后生物體型特異變大，其威脅度與危害性也更大。美國一項(xiàng)最新研究顯示，不少水生動物和河口生物在侵入新環(huán)境后，往往體型會顯著增大。加州大學(xué)戴維斯分校生物學(xué)家格羅·舒勒茨和同事們共研究了19種海生與河口生物，其中包括蛇、蟒和蟬、蚊等。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，19種生物中有17種在侵入新環(huán)境后，體型都特異變得比在原棲息地更大，增大幅度最多可達(dá)40%～200%。

至于入侵后生物體型變大危害更大的原因。研究人員基本排除了緯度變更等因素與入侵動物體型變化間的關(guān)系。他們認(rèn)為，造成這一現(xiàn)象的主要原因，首先是這些外來生物入侵新的生態(tài)系統(tǒng)后，可能獲得了更好的生存空間和條件。因?yàn)榻^大部分外來的生物適應(yīng)不下去就會死掉，一旦適應(yīng)下來的某些生物，都是有特殊本領(lǐng)、特殊生物學(xué)特性的。其次，由于生物是協(xié)同進(jìn)化的，在原產(chǎn)地的生物不可能讓某一種生物無限度膨脹，總有很多因素在控制它。但是生物入侵新環(huán)境后，就喪失了原產(chǎn)地固有的自然控制因素——掠食者和寄生蟲等不復(fù)存在，從而降低了生物生長的受限程度，使其體型變大危害更大。

人為選擇的物種進(jìn)化

人類活動改變某些生態(tài)系統(tǒng)的速度和程度超過了以往任何時(shí)候，在這些情況下明顯的方向性選擇可能尤其普遍。密歇根州立大學(xué)的安德魯·麥克亞當(dāng)說：“或許這些人類誘導(dǎo)的變化不僅更大，而且更始終如一和持久。它們可能帶來快速的進(jìn)化，但可能也比較持久穩(wěn)固。”比如，獵取象牙促進(jìn)了非洲和亞洲部分地區(qū)無牙大象的增長。

觀察進(jìn)化過程最好的地方之一是加拿大艾伯塔的落基山脈，那里是北美最大的大角羊的故鄉(xiāng)。獵人出六位數(shù)的價(jià)錢就獲準(zhǔn)獵殺一頭公羊。巨大的彎角使大角公羊成為北美最昂貴的獵物。在一座被恰如其分地稱為公羊山的山峰上，獵殺很頻繁，結(jié)果在它們的角長到彎曲接近360度成為獵人合法的目標(biāo)之后，它們估計(jì)只能再活一兩年。毫不奇怪，這種人為選擇對角達(dá)不到獵殺標(biāo)準(zhǔn)的公羊很有利。

果不其然，埃德蒙頓艾伯塔大學(xué)的戴夫·科爾特曼主持的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，30年來，大角羊的角縮小了大約25%。而基因的損失并不止于此，因?yàn)榻窃酱蟮墓?，其基因質(zhì)量普遍較高。

再者，隨著現(xiàn)代人類各種活動促成氣候變化的到來，動植物都需要具有盡快適應(yīng)的能力。生物學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對于人為的氣候變暖以及因此造成的春天提前，有好幾個(gè)物種作出的反應(yīng)是提前遷徙或提前產(chǎn)仔。比如，艾伯塔大學(xué)的斯坦·布廷和他的同事們發(fā)現(xiàn)，加拿大育空地區(qū)的紅松鼠產(chǎn)仔時(shí)間比10年前提前了18天左右。研究人員利用組織樣本來確定每只小松鼠的出身，可以看出松鼠家族出生日期的變化情況。據(jù)此他們計(jì)算出至少有13%的變化是進(jìn)化的結(jié)果，而不是本能行為的靈活性造成的。