當代進化的速度

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眼大的漁網，讓小魚逃生。他們這么做的根據是，通過減少捕魚量，可以保持魚群的健康興旺。然而，他們可能犯了一個嚴重的錯誤。越來越顯而易見的是，這種好心的做法實際上可能適得其反，事與愿違——促成了喜憂參半的當代快速進化的現象：鰈、鯫、鯡等魚類的成魚體形進化得越來越小，甚至轉變為中、深層的魚種。

生物能力失諧的當代進化

漁民與垂釣者以及我們大部分人都忽視了進化——不是指人們熟悉的課本上所講的如同冰河運動一樣緩慢的進化過程，那需要數千年才能見效，而是指幾年或幾十年內可能發生的河水泛濫般的進化變遷。漁民放過小魚可能是在改變進化的門檻，就他們而言，目的是改善魚類生態。實際上，生物學家開始認為這種人為造成了生物能力失諧的當代進化的現象正在我們的周圍發生。

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，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一步加快當代的快速進化現象。

除了使漁網一無所獲，快速進化所產生的變化還妨礙了醫生和農民的工作，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家也困惑所望。當然，這使得我們必須盡快了解這些作用機制。如果我們知道正在發生什么，我們或許能夠找到控制進化的方法，甚至使之朝著有利于我們和周圍環境的方向發展。

進化論生物學家早就知道這個過程可能會迅速降臨，查爾斯·達爾文本人就曾指出愛鴿者和養狗人促成的顯著變化。一個世紀后，生物學家揭示，英格蘭工業中心地區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世紀末，大家都知道細菌、昆蟲和野草都能夠在幾年時間內變得對抗生素和殺蟲劑具有抗藥性。但是很少人認為這是一個普遍現象。

盡管專家仍有充分的理由對快速進化產生懷疑。但是，進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。人們普遍認為，大多數生物體己經很好地適應了周圍的環境。盡管一個種群內個體之間存在基因差異，但是一種基因組合的適應能力不會特別優于其他的基因組合，因此有利于某些個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，因而進化緩慢——除非人類利用抗生素或殺蟲劑將其他個體全部消滅，只留下百萬分之一的抗藥性個體，或只讓最漂亮的鴿子繁育后代。

速度驚人的進化結果

不過，在20世紀80年代，生物學家開始認識到，適應過程之快可能超過了他們過去的想像。例如，普林斯頓大學的彼得·格蘭特和羅斯瑪麗·格蘭特發現，加拉帕戈斯群島的一個島嶼上有一種雀，嘴小的在雨水充沛的年份種群興旺，因為小籽植物生長茂盛，而嘴大的在較為干旱的年份占據優勢，因為大籽植物成為主流。結果這種雀的嘴的大小快速地來回變換。

最近，圣克魯斯加州大學巴里·西內爾沃率領的一個研究小組在美國西南的側斑蜥蜴身上發現了同樣的快速變化。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。橙頸雄蜥蜴個大好斗，多半會欺負膽小的藍頸雄蜥蜴，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候，偷偷撈取一些交配的機會，然而這種做法騙不了藍頸雄蜥蜴，因為它們對自己的配偶看管甚嚴。結果變成了一場風水輪流轉的進化游戲，每種求偶策略每隔四五年就會占據上風。

人們不了解這種當代進化的普遍性，因為在野生狀態下很難觀察到。這種變化發生得很快，生物學家可能不會發現，除非他們詳細記錄了其正常的特征——這跟過去認為進化速度太慢而無法實時觀察到的老觀點正好相反。

快速進化也不只局限于同一特征不同版本的交替輪換。有時進化會穩步向一個方向發展。這對于我們了解入侵物種生物學可能很重要。生物學家經常指出，引進物種；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。一個可能的解釋是這些入侵者一開始不能適應新的環境，等到后來它們進化到能夠很好地適應環境時就會爆發，不過這種解釋尚未得到充分驗證。然而一旦發生這種情況，結果可能很驚人。

根據美國地質調查局最近公布的報告，有數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，一些在原產地無害的生物，侵入到新環境與新地方后就會成為自然與生態的麻煩制造者，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。美國一項最新研究顯示，不少水生動物和河口生物在侵入新環境后，往往體型會顯著增大。加州大學戴維斯分校生物學家格羅·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。研究結果發現，19種生物中有17種在侵入新環境后，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系。他們認為，造成這一現象的主要原因，首先是這些外來生物入侵新的生態系統后，可能獲得了更好的生存空間和條件。因為絕大部分外來的生物適應不下去就會死掉，一旦適應下來的某些生物，都是有特殊本領、特殊生物學特性的。其次，由于生物是協同進化的，在原產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。但是生物入侵新環境后，就喪失了原產地固有的自然控制因素——掠食者和寄生蟲等不復存在，從而降低了生物生長的受限程度，使其體型變大危害更大。

人為選擇的物種進化

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

觀察進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。獵人出六位數的價錢就獲準獵殺一頭公羊。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，結果在它們的角長到彎曲接近360度成為獵人合法的目標之后，它們估計只能再活一兩年。毫不奇怪，這種人為選擇對角達不到獵殺標準的公羊很有利。

果不其然，埃德蒙頓艾伯塔大學的戴夫·科爾特曼主持的一項研究發現，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，因為角越大的公羊，其基因質量普遍較高。

再者，隨著現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的能力。生物學家已經發現，對于人為的氣候變暖以及因此造成的春天提前，有好幾個物種作出的反應是提前遷徙或提前產仔。比如，艾伯塔大學的斯坦·布廷和他的同事們發現，加拿大育空地區的紅松鼠產仔時間比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。據此他們計算出至少有13%的變化是進化的結果，而不是本能行為的靈活性造成的。