在世界各地的神話故事和民間傳說中，都有很多人變成動物、植物的故事，而實際上，這些事情是不可能發(fā)生的，人不會變成狼，也不會變成月桂樹。不過，在自然界中，像音符一樣的小蝌蚪變成四腳青蛙、或是灰不溜丟的毛毛蟲化作五彩斑斕的鳳蝶卻是十分常見：它們從同一個受精卵而來，在不同的發(fā)育時期卻形態(tài)迥異，甚至千差萬別。這無疑是自然界中最奇特的過程之一。
與我們熟悉的昆蟲和兩棲動物的例子相比，海洋動物不僅會變形的種類更加繁多，而且變形方式五花八門，這些深深吸引了科學家的關注，對它們的深入研究有助于我們進一步了解動物本身的演化。
成年后不見年幼模樣
多年前，英國利物浦大學年輕的浮游生物學家唐納德·威廉森在一個海洋實驗室做研究的時候，海洋動物幼體的令人眼花繚亂的各式形態(tài)和怪異的生命周期讓他感到十分驚奇。例如，有一種類型的海星，它們的幼體是半透明的圓管形，這種半透明的圓管形會持續(xù)一段時間，然后，當它們漸漸長大時，奇怪的事情發(fā)生了，它們內腔中成團細胞迅速向外擴張，身體轉變?yōu)樾切菭?，就好似突然發(fā)生了生物變異一樣。
海星屬于棘皮動物，而整個棘皮動物門的動物都讓威廉森為之著迷，其中包括海膽、海蛇、海百合、毛頭星等等。他發(fā)現(xiàn)，這些動物絕大部分的幼體都是左右對稱的，但是它們的成體卻是輻射對稱的。什么是輻射對稱呢？其實就是指物體有好幾個互為等角的軸（輻射軸），通過任一輻射軸把物體切開時，都可分割成兩個對稱的部分。這種對稱無前后左右之分，僅有上下之分。海星就是一個典型的輻射對稱動物，有5個輻射軸。
除了海星之外，還有一個典型的例子就是海鞘。幼年的海鞘有著一切脊索動物的特征。有一個從頭部末端貫穿到尾部的脊椎和一個簡單的腦，看上去像只蝌蚪?？墒钱斔鼈兂赡曛?，就開始了翻天覆地的變形過程：嘴部逐漸向上移，直到頂部，腦部隨之消失；尾部也在逐漸縮短，直到消失，而原先貫穿尾部的脊索也隨之在逐漸縮短，直至消失。最終，成年海鞘的形態(tài)和幼蟲完全不一樣，形似壺狀或囊狀。
小時像爸，長大像媽
對這些海洋動物幼體和成體之間嚴重的不匹配現(xiàn)象，威廉森提出了“幼體轉移”理論。該理論認為，在進化譜系上毫不相干的動物，曾經(jīng)偶然地進行了雜交，產(chǎn)生了大量的雜交物種。換句話說，海洋無脊椎動物的幼體和成體形態(tài)之所以差異巨大，是因為它們一開始像爸爸，成年后像媽媽；或者幼年時像媽媽，成年后又像爸爸。
這個理論遭到了許多生物學家的質疑，因為從生物學原理來說，不同物種之間是無法雜交的。威廉森打算做一系列非凡的實驗來驗證這個理論的正確性。1990年，威廉森從一種海鞘體內取出卵子，又從一種海膽體內取出精子，并進行雜交。然后，在2002年，他又進行了反向雜交，即取海膽的卵子和海鞘的精子。結果，這兩種雜交法都繁殖了大量的后代，它們在幼年長得類似海膽，成年后漸漸變得類似海鞘。
動物分類學家根據(jù)動物的各種特征，將動物依次分為各種等級：即界、門、綱、目、科、屬、種等七個主要等級。海膽和海鞘不僅不同種，而且還是兩個不同門、不同綱的，海膽是棘皮動物門分類下的海膽綱，海鞘是脊索動物門下海鞘綱，這兩種跨度如此大的物種應該是不可能雜交生育后代的。但威廉森認為，對于海洋低等動物來說，不同類、不同屬、偶爾還會有不同門的之間的雜交確有其事。
雖然到現(xiàn)在許多生物學家還是對威廉森的觀點不屑一顧，認為他提出的理論臆測性過強，但是在一項對動物門類起源的前沿研究中，美國加州大學的科學家們發(fā)現(xiàn)，海鞘綱的動物極有可能是由一類原始的脊椎動物和一類已經(jīng)滅絕的無脊椎動物雜交而來——威廉森的想法或許確有道理。
在地球生命早期，這種低等海洋動物之間的雜交，不但會使自己在不同的成長階段呈現(xiàn)出或父或母的特征，新的幼體還會發(fā)展出新的進化路線。比如用兩種不同種類的海膽雜交，生產(chǎn)出來的幼體竟然與父母都不一樣，它們經(jīng)歷了一系列的變化：有一個階段酷似海星幼體，然后又有點像海參幼體，最后才變成了海膽類幼體的形態(tài)。據(jù)此，科學家們斷定，不同種類之間的動物雜交，有可能是很重要的進化機制。
神秘的進化大爆炸
如果威廉森的觀點得到證實，那么我們就有可能揭開5.3億年前的寒武紀生物大爆炸之謎。在那個時期，進化似乎一夜之間席卷了整個世界，各種動植物如雨后春筍般出現(xiàn)在地球上，遍布每一個角落——到目前為止，對寒武紀生物大爆炸仍沒有一個令人信服的解釋。
現(xiàn)在看來，動物變形可能是我們忽略了的，但卻是在生物創(chuàng)造史上起著關鍵作用的一環(huán)。威廉森根據(jù)自己的動物變形理論提出，雜交具有使物種迅猛進化的潛力，是寒武紀生物大爆炸的主要推動力。
生物學家早已注意到，這個時期的很多動物具有不同類別動物的特征，比如說頭長得像節(jié)肢動物，而腹部又是和另一個與節(jié)肢類動物完全不著邊的、隸屬于其他門的動物相似。威廉森對此的解釋是，動物身體各個部分的不同，可能就是雜交導致的。他還進一步指出，寒武紀時期的快速進化可能正是海洋動物雜交而產(chǎn)生出新的進化路徑。正是物種之間互相雜交，在短時間內創(chuàng)造了眾多的新物種，使寒武紀的海洋動物種類迅猛增長，發(fā)生了驚人的動物群大爆發(fā)。
回到本文開頭，蝴蝶、青蛙一類的陸地動物的幼年和成年形態(tài)大不相同，同樣也有可能是它們的遠古祖先由雜交而來。根據(jù)威廉森對海洋動物雜交的一系列研究，這個猜想確有一定的根據(jù)。
其他科學家的進一步研究發(fā)現(xiàn)，昆蟲奇特的變形，主要是由兩類激素的報時信號精確控制：一種是蛻皮素，由位于胸部的胸腺產(chǎn)生，控制蛻皮的發(fā)生；同時，在蛻皮階段，咽喉側腺還會產(chǎn)生另一種叫做青春激素的激素做適當調節(jié)。然后，當幼蟲所有的蛻皮過程結束，青春激素便不再起作用。這時的變態(tài)形式只受蛻皮素控制，蛻皮素最終將幫助幼蟲完成華麗的“變身”?？茖W家猜測，這兩種不同的激素也是不同物種遺傳到它們體內的，只是這樣的猜測目前還沒有得到實驗的證實。
威廉森的理論并非主流，但他強調了變形在進化中的重要性，給我們提供了解開生物學謎團的新線索。
