当代进化:瞬间已千年

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  我们一直以为进化是一项旷日持久的工程,非数千年之功不可。可事实上,在当代,有些进化快得超乎我们的想象……
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  钓鱼者会将钓到的小鱼放生,以捕鱼为生的渔民也使用网眼大的渔网,让小鱼逃生,以此维持鱼群的正常繁殖。然而,他们可能犯了一个严重的错误,这种好心的做法可能促使鱼群畸形地快速进化。一些生物学家认为,这种人为放生造成了生物进化失谐。
  最近几十年,人类对地球的改造程度越来越深、环境变化越来越快,这就迫使物种尽快做出改变,来适应环境的变化,以免灭绝,这更加促成了物种的加速进化。
  进化生物学家早就知道这个过程可能会迅速降临。查尔斯·达尔文就曾指出,爱鸽者和养狗人的人为选择影响了鸽子和狗的进化。生物学家发现,英格兰中心工业区的白桦尺蛾为了在被煤灰染黑的树上更好地隐蔽自己,进化出了更深的翅膀颜色。大家知道,细菌、昆虫和野草都能够在几年时间内进化出对抗抗生素和杀虫剂的抗药性,但是很少有人知道,这种情况在生物界是普遍现象。
  人们普遍认为,大多数生物体已经很好地适应了周围的环境,尽管一个种群内的个体之间存在基因差异,但是一种基因组我们一直以为进化是一项旷日持久的工程,非数千年之功不可。可事实上,在当代,有些进化快得超乎我们的想象……
  大角羊的角度得越来越小合的适应能力不会特别优于其他的基因组合,因此,有利于某些个体生存和繁衍的自然选择压力几乎不存在。换句话说,因为选择压力很低,所以进化缓慢——除非人类利用抗生素或杀虫剂将其他个体全部消灭,只留下百万分之一的抗药性个体,或只让最漂亮的鸽子繁育后代。
  不过,在20世纪80年代,生物学家开始认识到,生物对周围环境的适应之快可能超过了他们之前的想象。普林斯顿大学的彼得·格兰特和罗斯玛丽·格兰特发现,加拉帕戈斯群岛的一个岛屿上有一种雀,在雨水充沛的年份普遍嘴小,因为小籽植物生长茂盛,而在较为干旱的年份则普遍嘴大,因为大籽植物成为主流。这种雀的嘴的大小快速地来回变换。
  最近,加利福尼亚大学的巴里·西内尔沃率领的研究小组在分布于美国西南部的侧斑蜥蜴身上发现了同样的快速变化。这种蜥蜴的雄性会采用三种不同的由基因决定的求偶策略,每一种都伴有不同的颈部颜色变化。橙颈雄蜥蜴个大好斗,多半会欺负胆小的蓝颈雄蜥蜴,逼其让出雌蜥蜴。黄颈雄蜥蜴偷偷摸摸地假扮成雌蜥蜴,在橙颈雄蜥蜴忙着四处出击的时候,偷偷捞取一些交配的机会,然而这种做法骗不了蓝颈雄蜥蜴,因为它们对自己的配偶看管甚严。因此,交配变成了一场风水轮流转的进化游戏,每隔四五年就会有另一种求偶方式占上风。
  这种进化发生得很快,在野生状态下很难观察到,生物学家可能不会发现,除非他们详细记录了其正常的特征——这跟过去认为进化速度太慢而无法实时观察的老观点正好相反。
  快速进化也不只局限于同一特征不同版本的交替轮换,有时会稳步向一个方向发展。这对我们了解入侵物种生物学很重要。生物学家指出,引进物种,比如斑马贝和蒜芥,可能在它们的新家潜伏几十年甚至几百年后突然变成令人头痛的有害物种。一个可能的解释是,这些入侵者一开始不能适应新的环境,等它们进化到能够很好地适应环境时就会爆发。虽然这种解释尚未被充分验证,但一旦发生,结果可能很惊人。
  现在,人类活动改变某些生态系统的速度和程度超过了以往任何时候,在这种情况下,明显的方向性选择可能尤其普遍。密歇根州立大学的安德鲁·麦克亚当说:“或许这些人类诱导的变化不仅更大,而且更持久。”比如,猎取象牙促进了非洲和亚洲部分地区无牙大象的增长。
  观察进化过程最好的地方之一是加拿大艾伯塔的落基山脉,那里是北美最大的大角羊生存区。巨大的弯角使大角公羊成为北美最昂贵的猎物,在它们的角长到弯曲接近360°时,就会成为猎人的合法目标。此后,它们估计只能再活一两年。这种人为选择对角达不到猎杀标准的公羊显然更有利。埃德蒙顿艾伯塔大学的戴夫·科尔特曼主持的一项研究发现,30年来,大角羊的角缩小了大约25%。而基因的损失并不止于此,因为角大的公羊基因质量普遍较高。
  生物学家已经发现,由于人为的气候变暖以及因此造成的春天提前,使得好几个物种做出反应,开始提前迁徙或提前产仔。艾伯塔大学的斯坦·布廷和他的同事利用组织样本确定每只小松鼠的出身,得到了松鼠家族出生日期的变化情况。他们发现,加拿大育空地区的红松鼠产仔时间比10年前提前了18天左右。他们计算得出,至少有13%的变化是进化的结果,而不是本能行为的灵活性造成的。
  不过,当代进化并不总是坏事。人类已经开始利用当代进化来让微生物发挥有益的作用。但是,这种进化的速度能否跟得上气候的空前变化速度还有待观察。不过,显而易见的是,除非具有合适的基因,一个物种不可能进化到适应新的环境,而种群较大的物种具有这种基因的可能性大于种群较小的物种。这意味着被气候变化淘汰的可能是本已稀有的物种。布廷说,生物保护主义者甚至需要考虑放弃某些边缘种群,集中精力保护具有成功进化基因资源的种群。“这意味着我们可能不会拯救艾伯塔地区的每一个驯鹿种群,而是集中力量拯救最有可能进化成功的种群。”
  如果快速的当代进化真的像有些研究人员认为的那么普遍,那么还有一个令人不安的影响:我们可能必须修正“保护”稀有物种的观念,因为通过圈养组成新的野生种群或改变现有的生存环境,可能会造成这一物种出现偏离初衷的进化。
  麦克亚当说:“这提出了一个有意思的哲学问题。我们希望保护什么?是保护某个物种还是保护有关它的信息?如果我们能够保护今天所有的物种,在人类诱导的进化影响下,它们基本上都变成驯养的了,我们会满意吗?我要说,不满意。至少对我来说,这不能令人满意。”
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