“以變應變”

張唯誠

在動物世界中，假若自己的家園突然有一個掠食者闖了進來，那會發生什么呢？為了尋找答案，荷蘭萊頓大學的進化生物學家雅克·馮·艾塞爾的團隊研究了一種生活在東非維多麗亞湖中的麗魚科魚。這種魚色彩豐富，善于變化，是很多生物學家青睞的研究對象。

麗魚“變形記”

麗魚“變形記”發端于一種掠食者的到來，這種掠食者名為尼羅河鱸魚。20世紀50年代，為了促進湖泊漁業的發展，烏干達政府引進了這種美味的魚類。在此后的30年里，維多麗亞湖中的鱸魚種群迅猛發展，它們以麗魚為食。對麗魚而言，生存環境變得險惡起來。

為了研究這種變化會給湖中的生態帶來怎樣的沖擊，科學家在1978～2006年間，每隔3年便在湖中采集一些麗魚作為樣本保存起來，這些樣本至今仍存放在萊頓大學的自然生物多樣性中心里。科學家發現，他們的這項研究開始僅僅10年之后，也就是在20世紀80年代后期，維多麗亞湖中的麗魚就所剩不多了。但接下來，事情又有了新的變化。由于當地人越來越喜歡食用尼羅河鱸魚，湖中的尼羅河鱸魚開始減少，使得麗魚種群又在湖中繁盛起來。

分析那些能夠在尼羅河鱸魚的威脅下生存下來的麗魚的標本，科學家發現，幸存下來的麗魚都在形體上變得和此前不同了：它們的尾巴變大了，而頭卻變小了。很顯然，這會使它們游得更快，有利于從掠食者口中逃之夭夭。而那些拒絕改變的麗魚則滅絕了。

科學家還想知道，當湖中的環境得到恢復后，麗魚那適合游泳的流線體形會不會再變回去呢？答案竟然是肯定的。麗魚正在慢慢地恢復它們以前的體形，它們的頭開始變大，這為它們提供了更多的空間以發展肌肉，從而有利于捕捉到更大的食物，這個變化還使它們能擁有更大的鰓，從而吸收更多的氧。

事實表明，一旦麗魚不再擔心成為掠食者的美味時，它們的進化便轉變了方向，它們要用這樣的進化去滿足更高的生存需求了。

蟋蟀為何不再“歌唱”

馬林·朱克是美國明尼蘇達大學的進化生物學家，1991年，她在夏威夷一座較大的島嶼上發現了很多蟋蟀，它們在一些空曠的地方蹦來蹦去。朱克很是疑惑，通常情況下雄性蟋蟀應該在夜間藏在暗處唱出美妙的“歌聲”，這種聲音其實是蟋蟀們通過摩擦翅膀發出的，目的是吸引雌性蟋蟀。是什么讓蟋蟀停止了“歌唱”？難道是寄生蟲令它們改變了行為嗎？

對蟋蟀的解剖證實了她的猜測，蟋蟀腹中有一些白色的幼蟲，待幼蟲長大，“真兇”便現身了，那是一種名為奧米亞棕蠅的寄生蠅。當

蟋蟀“歌唱”時，這種昆蟲便循著“歌聲”找上去，從而為其后代找到一個“宿主”。這種可怕的寄生蠅來自北美洲，已“入侵”了夏威夷的3座島嶼——夏威夷島、考艾島和歐胡島。

2001年，朱克重返夏威夷，這一次，她去了考艾島，她發現，那里幾乎所有的蟋蟀種群都消失了，被奧米亞棕蠅所摧毀。又過了兩年，她再次來到考艾島。她原本預計，這個島上的蟋蟀已經滅絕了，然而，她看到了完全相反的情況：島上到處都是蟋蟀，不過，令她非常驚訝的是，所有的蟋蟀都不再“唱歌”了！

仔細觀察可以發現，幾乎所有蟋蟀的翅膀都改變了形狀，它們變得平滑了，失去了用于發聲的刮聲結構，難怪蟋蟀們都變得沉默了。在進一步的研究中，朱克在這些蟋蟀的基因中發現了一個突變，正是這個突變導致了蟋蟀們的沉默。事情的原委是這樣的。開始時，一只蟋蟀發生了一次偶然的基因突變，它不能“唱歌”了，于是，它幸存了下來，還繁衍了后代，而它的后代也繼承了這種能導致翅膀變得平滑的基因，它們因而也更容易幸存下來。與此同時，寄生蠅還在殺死更多能“唱歌”的蟋蟀，這使得“沉默”的蟋蟀相對地越來越多，而“唱歌”的蟋蟀則急劇減少。僅僅幾年以后，考艾島上的蟋蟀便發生了驚人的轉變：它們都變得沉默了。

不過沉默帶來的成功有可能是暫時的，考艾島上的蟋蟀可能依然會走向滅絕，因為蟋蟀們的交配行為是需要雄性的“歌聲”的。朱克發現，那些不會“唱歌”的蟋蟀只好靠近會“唱歌”的蟋蟀，從而為自己爭得一點機會。究竟夏威夷的這個有關“進化”的故事會有怎樣的結局呢？科學家們正在關注之中。

適應海洋酸化的紫海膽

外來物種會很快改變動物們的生存狀態，而人類的活動則給生物體帶來了更大規模的“壓力”，這種“壓力”來自人類活動的方方面面。例如燃燒化石燃料就提高了空氣中二氧化碳的含量。作為一種溫室氣體，二氧化碳又加快了氣候變化的步伐。

在人類燃燒化石燃料產生的二氧化碳中，有三分之一是被海洋吸收掉了。海洋的這個作用有效地遏制了氣候變暖，然而這是付出了代價的，因為二氧化碳也傷害了一些海洋生物。當二氧化碳溶解在水中，它們和水分子發生反應后會生成碳酸，使海洋變得酸化。假若海水的酸度過高，海洋生物的貝殼和骨骼就會受到損害。美國斯坦福大學的進化生物學家梅麗莎·帕斯皮尼在實驗室中養了一些紫海膽，目的就是想搞清楚，海洋動物是不是能適應海洋的酸化。

紫海膽生活于美國西海岸太平洋的冷水中。她將幼年的海膽分別放在兩種環境中，一種二氧化碳的含量和自然海水相同，另一種二氧化碳的含量是自然海水的兩倍。一段時間后，這位科學家發現，兩組海膽在外表上沒有什么不同，從表面上看，高含量的二氧化碳似乎并沒有影響到海膽的生長。然而，當帕斯皮尼開始研究海膽的基因后，她便發現了很大的不同：那些生活在高含量二氧化碳環境中的海膽，由于海水酸度高，它們的某種基因變得普遍了，而這種基因正是在適應海洋酸化中能夠顯示作用的基因。這說明紫海膽已經在變得更暖更酸的海洋環境中進化出了能應對海水酸度變化的機制。這是不是海洋中的普遍現象呢？科學家們還無法回答。海洋動物如何適應更暖更酸的海洋環境，這需要更多的研究。

在人類出現以前，自然的變化過程十分緩慢。而現在，依賴人類的力量，動植物們有可能輕而易舉地就到達了地球的另一端。人類還改變了地球的空氣、水和土壤。農藥和其他有毒物質通過蒸發進入到大氣中，它們有時落到幾千千米之外的地方;海水吸收了人類排放的二氧化碳，它們變得更加酸化了。所有這些改變都給物種帶來了“壓力”，它們只好拼命地變，變，變，為的就是使自己在新的環境中適應得更快，然而有些還是來不及了，它們跟不上環境改變的速度，對于這些物種，命運是殘酷的，等待它們的將是滅絕。

【責任編輯】龐 ?云