在美國(guó)大眾科學(xué)網(wǎng)盤點(diǎn)的現(xiàn)代10大物種進(jìn)化現(xiàn)象中，有對(duì)鼠藥免疫的老鼠、會(huì)坐地鐵的狗、排斥殺蟲劑的臭蟲、吸引蝙蝠回聲的花朵……這些發(fā)生在我們眼前的動(dòng)植物進(jìn)化現(xiàn)象，讓人震驚，因?yàn)檫_(dá)爾文的進(jìn)化論認(rèn)為，進(jìn)化是一個(gè)緩慢的過程，發(fā)生在遠(yuǎn)古的歷史長(zhǎng)河中。這些飛速的進(jìn)化是因?yàn)槭裁窗l(fā)生的？記者采訪了生物學(xué)家、動(dòng)植物學(xué)家，請(qǐng)他們來(lái)解讀這些奇妙現(xiàn)象背后的原因。
□本版主筆 快報(bào)記者 王凡
發(fā)生在眼前的動(dòng)物進(jìn)化
老鼠藥失效、臭蟲外骨蠟化、蟾蜍腿變長(zhǎng)
在大眾科學(xué)網(wǎng)盤點(diǎn)的現(xiàn)代10大物種進(jìn)化現(xiàn)象中，動(dòng)物案例占到7個(gè)。
今年夏天，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種通過雜交進(jìn)化而能對(duì)很多致命鼠藥免疫的家鼠。
殺鼠靈是一種常見的老鼠藥，它對(duì)于包括普通家鼠在內(nèi)的大部分種類老鼠都有效，然而，在地中海沿岸發(fā)現(xiàn)的一種阿爾及利亞老鼠雖然與家鼠有著緊密聯(lián)系，但殺鼠靈對(duì)于它們卻不起作用?？茖W(xué)家認(rèn)為，這種阿爾及利亞老鼠之所以可以存活，緣于它與家鼠的進(jìn)化雜交，這兩個(gè)鼠種是在人類的攜帶傳輸下遇見并相互雜交的。于是，這些不可避免的雜交老鼠開始在德國(guó)突然出現(xiàn)，而新的有益特質(zhì)則使它們?cè)诿鎸?duì)老鼠藥可以安然無(wú)恙。
另外還有進(jìn)化了的臭蟲。在紐約，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的“相對(duì)靜止”后，臭蟲突然重現(xiàn)，而且變得比以前更強(qiáng)大。這些臭蟲通過進(jìn)化而來(lái)，變得更難根除，有著結(jié)實(shí)、蠟狀的外骨以排斥殺蟲劑，用更快的代謝創(chuàng)造更多的臭蟲天然化學(xué)防御，并利用顯性突變抵御住了擬除蟲菊酯的掃蕩式進(jìn)攻。
相似的還有對(duì)有毒植物免疫的魚。墨西哥一個(gè)原始部落的人每年都要舉行一個(gè)儀式：他們把一種有毒植物研磨成粉末，然后再把它倒入洞穴中的一條河里，而浮到河面上的魚則被看作是神賞賜的禮物。不過，那里的魚漸漸地對(duì)此類植物所含的活性成分——魚藤酮產(chǎn)生了抵抗性，從而使得他們收到的“禮物”越來(lái)越少。
甘蔗蟾蜍則顯示了一種并不健康的進(jìn)化。1935年，澳大利亞人為了抑制對(duì)農(nóng)作物造成嚴(yán)重破壞的甘蔗甲蟲，開始大量培育甘蔗蟾蜍，這些蟾蜍一經(jīng)引入，立即吃光了方圓百里的所有事物，導(dǎo)致了很多本土物種的消亡。等這種蟾蜍遍布了澳大利亞東北部，研究者發(fā)現(xiàn)，它們突變出了一些非常獨(dú)特的特征，如更長(zhǎng)的腿、更久的耐力和更快的速度。這種突變使得新進(jìn)化的蟾蜍移動(dòng)速度更快、分布更加廣泛。但這些新特性也使得它們沒有以前健康，導(dǎo)致了更高的死亡率和很多脊椎問題。
在大眾科學(xué)網(wǎng)的盤點(diǎn)中，會(huì)坐地鐵的狗也是現(xiàn)代物種進(jìn)化的案例之一。在莫斯科有很多流浪狗，它們和人的比例已經(jīng)達(dá)到了1:300?？茖W(xué)家一直從進(jìn)化的角度分析它們，將它們從“返狼型”到“乞丐型”分成了四個(gè)類型。其中“乞丐型”流浪狗顯然明白，它們很有可能從人類那里獲取食物，因此它們發(fā)展出了乘地鐵的本領(lǐng)，把不少車站變成了它們自己的領(lǐng)土。
“快速進(jìn)化”反達(dá)爾文進(jìn)化論嗎
生科院博士后認(rèn)為這是進(jìn)化論最有力的證據(jù)
“這些動(dòng)物進(jìn)化的例子，基本都是快速進(jìn)化的現(xiàn)象。”南京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士后廖馨，對(duì)這樣的現(xiàn)代物種進(jìn)化現(xiàn)象并不陌生。廖馨說(shuō)，談?wù)撨@個(gè)問題，首先要明確一個(gè)概念，那就是各個(gè)物種的進(jìn)化并不是均一速度的，大部分物種進(jìn)化速度適中，有一些物種進(jìn)化速度緩慢，例如海豆芽、文昌魚，這些物種5億年來(lái)形態(tài)上幾乎沒有太多變化，但有一些物種進(jìn)化速度很快，人類就是如此，“其實(shí)達(dá)爾文進(jìn)化論中最為大眾所知的從古猿到新人的進(jìn)化過程，也就幾百萬(wàn)年的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間在漫長(zhǎng)的進(jìn)化過程中只是小小的一段，這一段也屬于快速進(jìn)化?！?/font>
“案例中這些快速進(jìn)化現(xiàn)象的發(fā)生是因?yàn)榄h(huán)境的改變。”廖馨說(shuō)，生物一旦遇到突變環(huán)境，那么就必須改變，才能生存。像案例中的甘蔗蟾蜍，是外來(lái)入侵物種，在新的環(huán)境下，需要自己更強(qiáng)壯，行動(dòng)更快，更有力才能去開拓更多屬于自己的地盤。但因?yàn)樘鞌诚∩伲泊嬖谥蛲嘶默F(xiàn)象。
而案例中對(duì)鼠藥免疫的老鼠、能抵抗殺蟲劑的臭蟲、對(duì)食蟲病毒免疫的食蟲，對(duì)有毒植物免疫的魚等都是因?yàn)樯镌诘挚固鞌车倪^程中，淘汰了那些不能適應(yīng)新環(huán)境的個(gè)體，保留了基因快速進(jìn)化的個(gè)體。
不過，廖馨對(duì)大眾科學(xué)網(wǎng)將乘坐地鐵的狗列為進(jìn)化提出了自己的看法，“它們會(huì)乘地鐵，可能只是因?yàn)榈罔F周圍有吃的，是一種適應(yīng)、學(xué)習(xí)的行為。
大眾科學(xué)網(wǎng)的盤點(diǎn)并沒有說(shuō)明這些會(huì)乘地鐵的狗的下一代天生是不是還會(huì)坐地鐵，所以這不能稱為進(jìn)化。即使下一代也會(huì)坐地鐵，也可能是跟著媽媽學(xué)習(xí)的結(jié)果，并不能說(shuō)它們變聰明了、進(jìn)化了。當(dāng)然不排除這些狗的行為模式可能是來(lái)源于遺傳突變，而這種行為的改變對(duì)于物種的生存、繁衍有幫助，那么行為上的適應(yīng)就可能通過生殖傳遞下去，從而產(chǎn)生'行為進(jìn)化’，并不能判斷它們是不是快速進(jìn)化?！?/font>
聽上去，這些案例中的快速進(jìn)化是有悖于達(dá)爾文進(jìn)化論，因?yàn)槿藗冞^去一直認(rèn)為，進(jìn)化過程中的變化在短時(shí)間內(nèi)是微小和難以察覺的，只有將上百萬(wàn)年時(shí)間里發(fā)生的所有微小變化疊加起來(lái)，才可能形成我們今天看到的樣子。但是廖馨不這么認(rèn)為，“快速進(jìn)化不僅不是反達(dá)爾文進(jìn)化論的，而是達(dá)爾文進(jìn)化論最有力的證據(jù)。生物在應(yīng)對(duì)任何環(huán)境變化時(shí)都會(huì)發(fā)生快速的變化，有利的變異會(huì)慢慢積累。”
狒狒草為何會(huì)快速進(jìn)化
環(huán)境選擇壓力是進(jìn)化主因
我們注意到，這十個(gè)案例當(dāng)中，還有兩個(gè)與植物有關(guān)。一個(gè)是南非的開花植物狒狒草（Babiana ringens）。這種植物需要鳥兒將鳥喙伸入花中授粉，進(jìn)化出了一種特別的鳥類棲息處。它的形態(tài)也很特別，花朵生長(zhǎng)在地面，使得其他鳥類不愿意在這樣危險(xiǎn)的地方多加逗留，同時(shí)，在花朵旁邊上長(zhǎng)出挺拔的莖稈，方便了孔雀石色花蜜鳥在此棲息，為它授粉。研究認(rèn)為類似的植物顯示出差別取決于它生長(zhǎng)在哪里，當(dāng)它依賴花蜜鳥授粉，便會(huì)長(zhǎng)出一個(gè)又長(zhǎng)又堅(jiān)固的莖。
還有一個(gè)是生長(zhǎng)在古巴雨林中的藤蔓植物Marcgravia evenia?？茖W(xué)家們最近發(fā)現(xiàn)，為了引起蝙蝠的注意，這種植物進(jìn)化出一種奇特的凹形葉片，這種葉片的功能類似于我們的圓盤式衛(wèi)星電視天線，它可以有力地回應(yīng)蝙蝠發(fā)出的回聲定位信號(hào)。由于蝙蝠在飛行中主要依靠回聲定位而非視力，這一藤蔓植物的特殊能力使得它們很容易被蝙蝠辨認(rèn)，從而吸引它們前來(lái)傳播花粉。
“這里所說(shuō)的進(jìn)化和地質(zhì)史上植物的進(jìn)化不是一個(gè)概念，是指物種的形態(tài)變化在短時(shí)間內(nèi)顯示出來(lái)，這樣的進(jìn)化是每時(shí)每刻都在發(fā)生的。”南京林業(yè)大學(xué)森林資源與環(huán)境學(xué)院教授魯?；⒄f(shuō)。對(duì)狒狒草這種進(jìn)化，魯教授做了詳細(xì)的解釋?！爸参锏倪M(jìn)化過程是在環(huán)境的選擇壓力下進(jìn)行的，狒狒草面臨著動(dòng)物對(duì)植物傳粉環(huán)境的選擇壓力，漸漸的，適合鳥類傳粉的植物基因就存留下來(lái)，下一代繼續(xù)進(jìn)化，莖也越來(lái)越長(zhǎng)，而不適合鳥類傳粉的植物，有下一代的機(jī)會(huì)就小?！?/font>
魯教授還認(rèn)為，這兩個(gè)案例并不單單是植物的進(jìn)化，而類似一種動(dòng)植物的協(xié)同進(jìn)化，是物種間由于生態(tài)上相互依賴或關(guān)系密切而產(chǎn)生的相互選擇、相互適應(yīng)共同衍變的進(jìn)化方式。兩個(gè)相互作用的物種在進(jìn)化過程中發(fā)展的相互適應(yīng)的共同進(jìn)化。 也就是說(shuō)，狒狒草的進(jìn)化，其實(shí)對(duì)花蜜鳥也有益，那種藤蔓植物除了吸引蝙蝠前來(lái)傳播花粉，也為蝙蝠提供了方便。
人類捕獵行為在加速動(dòng)物進(jìn)化
它們的個(gè)頭越來(lái)越小，繁殖年齡也不斷提前
事實(shí)上，快速進(jìn)化的案例并不只有盤點(diǎn)出的這些。廖馨在平時(shí)的學(xué)習(xí)研究中，也接觸和聽說(shuō)過其他案例，“人類的狩獵行為正在迫使動(dòng)物加快進(jìn)化的速度。”
有科學(xué)家做過研究，在對(duì)40個(gè)不同的地理環(huán)境、29種不同生物多達(dá)34項(xiàng)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，遭到人類捕獵的物種體型比以前平均縮小了20%，它們第一次繁殖的年齡提前了25%。在一些魚類、蝸牛、大角羊以及馴鹿的身上非常明顯。
以捕捉魚類來(lái)說(shuō)，由于體型較小的魚類能夠鉆過捕魚網(wǎng)的網(wǎng)眼，從而在人類的捕撈中得以幸存，這種“小個(gè)子”魚在繁殖過程中會(huì)將體型小的基因傳給后代，從而使得整個(gè)種群的個(gè)頭越來(lái)越小。另一方面，由于大量魚類被捕撈，爭(zhēng)奪食物的同伴減少，剩余的魚類能夠獲得更多的食物，它們因此會(huì)提早進(jìn)入性成熟期，并開始繁殖，魚的初次繁殖年齡提前。
狩獵也是一個(gè)道理，人類在同一物種中偏好個(gè)頭偏大的動(dòng)物，這使得大量處于性成熟期的動(dòng)物被獵殺。人類的掠奪行為已經(jīng)在短時(shí)間內(nèi)對(duì)野生動(dòng)物的種群結(jié)構(gòu)造成了重大改變，個(gè)頭偏小、尚未進(jìn)入性成熟期的動(dòng)物僥幸逃過了人類的獵殺，而它們不得不提早初次繁殖的年齡，以避免滅亡的命運(yùn)。
另一些研究則發(fā)現(xiàn)，生物快速進(jìn)化的原因還有最近幾年興起的盜獵。以非洲象為例，由于獵人、盜獵者熱衷于獵殺非洲象獲取珍貴的象牙，非洲象的象牙平均長(zhǎng)度自19世紀(jì)中葉以來(lái)已縮短一半。動(dòng)物學(xué)家認(rèn)為，由于體型更大、象牙更長(zhǎng)的成年雄象遭大量捕殺，象群繁育行為有所改變，體型較小、象牙較短的雄象得以繁衍更多后代。這一趨勢(shì)不斷持續(xù)后，非洲象的象牙平均長(zhǎng)度縮短。
觀點(diǎn)碰撞
“快速進(jìn)化”有別于生物學(xué)上的“進(jìn)化”
在這些動(dòng)植物進(jìn)化案例被提出的時(shí)候，也有科學(xué)家認(rèn)為這種變化只是表面的，如果找不到在遺傳特性上發(fā)生改變的證據(jù)，就不能稱之為進(jìn)化。對(duì)此，廖馨表示，達(dá)爾文在100多年前提出進(jìn)化論時(shí)，還沒有基因?qū)W說(shuō)，現(xiàn)在的研究者在用基因去證明進(jìn)化論，但是基因的變化也并不是進(jìn)化的決定條件。
不過，需要明確的是，這里所說(shuō)的進(jìn)化是廣義的，和生物學(xué)上的進(jìn)化并不完全相同。生物學(xué)上的進(jìn)化的結(jié)果，是由進(jìn)化產(chǎn)生新的物種。而我們所說(shuō)的快速進(jìn)化是短時(shí)期內(nèi)的環(huán)境變化所引起的一種狀態(tài)到另一種狀態(tài)的變化，最關(guān)鍵的是，“這種形態(tài)的變化不一定是永久性的，可能發(fā)生在幾代之內(nèi)，到再下幾代又會(huì)退回。”廖馨表示。
