進化論也在進化(三)

淺草

非洲象現(xiàn)在已經(jīng)分成兩個物種

牛津大學(xué)自然歷史博物館昆蟲標本集。生物學(xué)家從未就物種的分類達成普遍共識。

5、物種的嚴格界線并不存在

在歷史的大部分時間里，我們對一個物種的定義幾乎沒什么困難。有一個普遍的假設(shè)，即有限數(shù)量的物種自創(chuàng)世以來一直沒有改變，物種與物種之間界線分明——這是狗，那是雞，一目了然。不過，這種看法在進化論提出后，受到致命的打擊。相反，進化論告訴我們，地球上所有生命，大到藍鯨，小到細菌，都有著共同的祖先;所有物種在歷史上都有淵源關(guān)系;相鄰物種之間，都有過渡類型（有些過渡類型的物種已滅絕，需要到化石中找）。這樣一來，物種之間的界線就開始模糊了。

人們給物種命名，最初是為了區(qū)分和識別不同的生物，但自進化論提出后，又多了一個目的，即從進化的角度解釋各物種是如何產(chǎn)生的。譬如，1892年，古生物學(xué)家在2.6億年前的巖石中發(fā)現(xiàn)一塊動物化石，它有著異常寬闊和強烈彎曲的肋骨，看起來像胖蜥蜴，所以它最初被命名為某種已滅絕的蜥蜴;但隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)它其實是一種最早的龜類，所以現(xiàn)在被更名為“正南龜”。因為后一命名更能反映它跟現(xiàn)代龜類的淵源關(guān)系。

但物種的這兩個目標——既要區(qū)分，又要反映進化——幾乎魚和熊掌不能兼得。幾十年來，人們想出了幾十種定義物種的方法，一些方法很容易將生物進行分類——譬如根據(jù)它們的外表——卻很少告訴我們它們的進化歷史;另一些方法雖然觸及了進化這一核心，但在實踐中又很難被用于區(qū)分物種。

有沒有更好的辦法呢？原則上，基因測序可以揭示不同生物在遺傳上的差異以及在生命樹上分化的時間，但沒想到基因測序反而讓問題變得更糟。因為它揭示出，在生命樹上近親“物種”之間的雜交普遍存在。例如，我們自己就是一個雜交物種，是智人與尼安德特人、丹尼索瓦人等遠古人類雜交的后代。雖然一般都說，智人是我們的祖先，但既然我們身上有尼安德特人或丹尼索瓦人的基因，為何后兩者不能算我們的祖先呢？這個問題或許還比較容易回答。你可以說，尼安德特人或丹尼索瓦人的基因畢竟在我們身上所占比例非常小。但假如在一個物種身上，幾種近親基因所占比例不相上下呢？

所以，傳統(tǒng)上，物種是一個個界線分明的“孤島”;但進化論和遺傳學(xué)揭示出來的事實是，在這一個個“孤島”之間，存在著大量難以明確歸類的模糊地帶;相鄰的“島”之間，嚴格說來，界線并不存在。

此外，雖然研究基因更容易發(fā)現(xiàn)新物種，但這也導(dǎo)致了分類學(xué)上的混亂。例如，對非洲象的基因分析，如今導(dǎo)致它被分為“熱帶草原非洲象”和“熱帶森林非洲象”兩個物種;單一的“非洲象”這個物種概念，已被取消。未來，會不會有更多傳統(tǒng)的物種概念被刪除呢？

為了避免混亂，一些生物學(xué)家提議盡早建立世界上第一個統(tǒng)一的物種名錄。有了名錄，盡管“物種”本身仍將是一個模糊的概念，但至少讓我們對其定義達成一致。

6、先適應(yīng)，后變異

1880年，德國遺傳學(xué)家奧古斯特·魏斯曼開始剪老鼠尾巴，他堅持剪了25代老鼠的尾巴（有個笑話，說后來老鼠一聽魏斯曼的名字就發(fā)抖）。他不是虐待狂。他只是想看看，被剪過尾巴的老鼠生下的后代，尾巴是否也會縮短。

根據(jù)達爾文的進化論，生物要想適應(yīng)新環(huán)境，基因必須先突變，然后保留下最適合環(huán)境的突變基因。即變異在先，適應(yīng)在后。但早在1807年，法國生物學(xué)家拉馬克就提出另一種觀點：生物體是先適應(yīng)環(huán)境，然后變異再通過遺傳保留下來。即適應(yīng)在先，變異在后。例如長頸鹿的長頸，是由于一代代的鹿為了吃高枝上的樹葉而一次次拉長脖子，再把長脖子的特征一代代遺傳下去的結(jié)果。拉馬克的觀點一度是進化的主流，但自達爾文的進化論出現(xiàn)后，就淪為非主流了。

不出所料，魏斯曼的實驗失敗了：那些被剪了尾巴的老鼠的后代都有正常的尾巴，一只老鼠被剪了尾巴，不能把短尾的特征遺傳給下一代。這再次證明了拉馬克學(xué)說的錯誤。

但今天，有證據(jù)表明，拉馬克的觀點在某種程度上也是有道理的。

拿墨西哥斑蟾蜍來說。它的新孵化的蝌蚪通常以藻類和細菌為食，體型較小。然而，如果蝌蚪們發(fā)現(xiàn)自己所在的池塘有仙女蝦，它們就會發(fā)育出更大的頜骨，以便利用更有營養(yǎng)的食物，使自己長得更大?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，頜骨的變大是通過調(diào)控14個基因來實現(xiàn)的;這么說，適應(yīng)改變了這些基因的表達。

其他生物還可以通過表觀遺傳標記來實現(xiàn)類似的結(jié)果，這些標記可以打開或關(guān)閉基因。比如，原本生活在淡水中的美國牡蠣，由于表觀基因標記的改變，可以讓它在低鹽度的海水中存活。

你注意到了沒有，這些適應(yīng)已影響到了基因表達，與那些不觸及基因的適應(yīng)不同（譬如，鹿為吃高枝上的葉子而拉長脖子的適應(yīng)，對其基因表達就毫無影響）。不過呢，它跟基因突變所產(chǎn)生的適應(yīng)也不相同。它改變的只是基因的表達，并沒有改變基因本身?？傊?，這是一種介于兩者之間的適應(yīng)。

尤有甚者，某些改變了的基因表達還可遺傳。前面提到過的表觀遺傳就是一個例子：祖輩把在戰(zhàn)爭年代，身體為適應(yīng)饑餓而產(chǎn)生的表觀基因標記，傳給了生活在富足年代的子孫。

即使新的適應(yīng)性不能遺傳，也能為基因突變贏得寶貴的時間。因為我們知道，發(fā)生突變是需要時間的，但突如其來的環(huán)境變化卻不允許你從容等待。在這種情況下，先采取應(yīng)急措施，保住小命，等躲過了一劫，再慢慢地等基因突變的發(fā)生，這不失為一項高明的策略。

這些情況都屬于先適應(yīng)，后變異。

我們目前還不知道，這種進化策略在生物界有多普遍。一項研究發(fā)現(xiàn)，如果把多鰭魚——一種在岸上可呼吸空氣的魚——放到陸地上，它們立刻就會用鰭“走路”，而行走是陸生動物覓食和逃生不可或缺的一項技能。這也是“先適應(yīng)”的例子。這暗示著“先適應(yīng)，后變異”可能是地球生命發(fā)展過程中某些關(guān)鍵性轉(zhuǎn)變（如陸生動物的進化）的基礎(chǔ)。（未完待續(xù)）

墨西哥斑蟾蜍在蝌蚪期可以根據(jù)環(huán)境的需要改變體型