進化的大與小

生活中人們有貪求大而全的愿望和心理，在進化中一些生物學(xué)家也認為，生物的體形是大優(yōu)于小。因為從動物，比如馬到恐龍的系譜進化來看，都是隨著時間的推移體形進化得越來越大。事情果真是這樣嗎？

體形變大的條件

今天，一項研究可能會對這種進化只是青睞于體形越來越大的觀點提出挑戰(zhàn)了。美國圣迭戈加利福尼亞大學(xué)的兩位生物學(xué)家最近在《美國科學(xué)院院報》網(wǎng)絡(luò)版上發(fā)表文章說，生物進化并不總是青睞體形龐大的動物。這是對生物學(xué)界普遍認同的19世紀“科普法則”（Cope’s Rule）的公開質(zhì)疑，他們的研究也表明，科普法則可能只有部分是真實的。

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，從深海海床發(fā)現(xiàn)的有4000萬年歷史的微小甲殼綱動物種群長得更大了，并進化成較大體積的物種，這正符合科普法則的預(yù)測。但是情況也并不總是如此。比如，一些深海蛤蜊，如普通的眾所周知的甲殼動物介形亞綱動物的體積只是在海洋溫度變冷時才會增大。而在海洋溫度穩(wěn)定不變時，生物的體形尺寸

不會有太多的改變。

這項研究的參與者之一、利福尼亞大學(xué)的生物學(xué)教授考斯圖夫·羅伊說，這些情況證明了在溫度與體形尺寸之間有非常密切的聯(lián)系。而另一位研究人員、利福尼亞大學(xué)的博士后吉恩·亨特（現(xiàn)在是華盛頓特區(qū)美國國立自然歷史博物館的一名管理員）認為，盡管深海介形亞綱動物并非最美妙的化石，但它們在這個問題上是最為有用的，因為它們擁有豐富的化石記錄，能夠讓研究人員在極其詳盡的細節(jié)方面重新構(gòu)建生物體形尺寸的進化。

亨特和羅依對一種深海介形亞綱動物在4000萬年前到90萬年前的體形變化進行研究后發(fā)現(xiàn)，只有在全球海洋溫度降低時，這種甲殼類動物體形才會變大。通過9種介形亞綱動物的變化數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，平均溫度下降1度，這些動物體形增加29微米。

科普法則與伯格曼法則

長期以來，科學(xué)家對生物體形的進化一直非常感興趣，但是一直不能確定隨著時間的推移，是什么因素在決定生物體形的變大還是變小上起著最為重要的作用。

羅依和亨特認為，他們的研究結(jié)果提示，以19世紀美國古生物學(xué)家愛德華·科普（Edward Cope）的名字命名的科普法則只能視為是一種簡單的伯格曼法則（Bergmann’s Rule）進化現(xiàn)象?？破辗▌t認為，生物化石記錄證明生物系譜是隨時間推移而變得越來越大，而伯格曼法則則認為，只是在較寒冷的環(huán)境下動物體形才會增長。

伯格曼法則是以19世紀德國生物學(xué)家克里斯琴·伯格曼（Christian Bergmann）的名字命名的，生物學(xué)家長期以來認為伯格曼法則反映的是，溫血動物進入寒冷環(huán)境后體形變大是一種適者生存現(xiàn)象。因為較大的動物會擁有較小的體表發(fā)散比率，因此能在寒冷的環(huán)境中有效地保存熱量，并得以有效地生存。相似地，較小的動物擁有較大的體表發(fā)散比率則會更好地適應(yīng)溫暖的環(huán)境，因為在較熱的環(huán)境中它們可以更有效地散熱，因而能更好地生存。

但是，這種簡單的關(guān)系并不適用于介形亞綱動物和其他不能調(diào)節(jié)其內(nèi)部體溫的冷血生物，比如軟體動物和烏龜，因為它們并不一定遵循這條法則。如果要把伯格曼法則用于如同介形亞綱動物這樣的冷血動物就會稍稍有些迷惑。因為溫血動物的體形進化是為了適者生存，其原理是更有效地保溫或散熱，但冷血動物卻沒有這種生理機制，所以伯格曼法則難以解釋冷血動物的體形進化。

進化肯定與環(huán)境溫度有關(guān)

亨特和羅依發(fā)現(xiàn)，從4000萬年前到今天，海洋溫度只下降了約10攝氏度，深海中的介形亞綱動物總體體形卻驚人地增加了。這并非僅僅是較大的物種替代了小物種，而是同樣的物種同樣的系譜隨著時間而增大了。

對于在4000萬年的時間跨度內(nèi)平均溫度下降1度，介形亞綱動物體形增加29微米，研究人員同樣不能很好地解釋。亨特和羅依認為，生物學(xué)家還不能確定是什么觸發(fā)了這種寒冷環(huán)境中冷血動物向較大體形的進化。

然而，亨特和羅依的研究是非常重要的，因為它建立了在氣候變化和生物體形之間的一種肯定聯(lián)系，為更好地理解化石生物的體形進化以及在全球變暖的環(huán)境下生物體形可能受到的影響奠定了基礎(chǔ)。

羅伊說，“是什么支配著科普法則依然會有巨大的爭論，但是我們的研究證明氣候變化無可置疑地（在生物體形的變化上）能起到重要的作用。”

如果從長遠的觀點看，過去的4000萬年全球氣候展現(xiàn)了穩(wěn)定的變冷的趨勢，但是在最近的一個世紀，由于人類的活動，溫室氣體大量地釋放出來并積聚在大氣中，因而氣候迅速地變暖。這會對生物的體形造成什么樣的結(jié)果還不得而知。但羅伊認為，如果從歷史來審視今天大多數(shù)人的生活，人們都已經(jīng)適應(yīng)了一個逐漸變冷的世界。但是，由于人類文明進程和工業(yè)化的發(fā)展，我們未來的環(huán)境注定是要極大變暖的。那么，當(dāng)每樣?xùn)|西都會適應(yīng)變暖的世界之時，動物又會變得像什么呢？

毫無疑問，一種動物的體形與其生物學(xué)的方方面面相吻合，所以體形的變化能夠解讀生態(tài)的重要變化。因此，如果要較準確地預(yù)測將來地球變化所產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)，除了其他因素，需要我們正確地理解氣候變化是怎樣塑造身體體形進化的。

羅伊和亨特的研究獲得了美國國家科學(xué)基金會的支持和授權(quán)。

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