勤换马甲,桦尺蠖与“霾”共舞

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  每一次雾霾袭城,“应对雾霾”的话题都会被顶上热议榜。减少排放,绿色出行……大家纷纷出谋划策。这些提议都围绕着如何改变环境、减少污染去思考的。但如果仔细推敲雾霾这一问题的本身,我们就会发现,这也是一个普遍的生物与环境的问题:环境污染也是由于环境的迅速恶化,而生物暂时没有适应的能力。
  雾霾问题的解决方案之一,固然是去改变环境。然而,我们可不可以脑洞大开一下,考虑另外一种可能——改变生物,适应环境?听起来有些天方夜谭,而美妙神奇的自然界,却为我们展示了生动的实例!
  作为写入教科书的经典案例,桦尺蠖广为人知。在英国曼彻斯特地区,典型的桦尺蠖有着淡色的翅膀,上面缀着斑驳的小黑点。这样的一身“外衣”,是保护桦尺蠖的“隐形斗篷”。因为桦尺蠖常常趴附在白桦树的树干上,这一身伪装,正好与树干的颜色浑然一体,这样就使得它们免于天敌鸟类的捕食。
  自从19世纪中期,英国开始了工业革命,煤炭的大量燃烧使得这一地区的空气被严重污染。对人类来说,污浊的空气挑战的是呼吸系统,也曾造成了大量死亡,而对桦尺蠖的影响却是一种意想不到的方式:大量的煤灰附著到树干的表面,树干变成了黑色,如此一下子暴露了白色的桦尺蠖,使得它们被鸟类大量捕食。但这一地区的桦尺蠖并没有因此而绝迹,到了20世纪50年代,90%的桦尺蠖都变成了炭黑色,它们只是去换了个“马甲”!更为神奇的是,随着空气质量的改善,白色的桦尺蠖又渐渐回来了,如今,90%的桦尺蠖又变回了白色。
  桦尺蠖“换马甲”速度之快,令人惊讶,这可不是像人类一样简单地换一件衣服,它涉及了遗传上的改变。2016年,来自英国利物浦大学的研究人员也为我们揭示了桦尺蠖“工业黑化”的分子基础:转座子(基因组上跳跃移动的DNA片段)的插入,使得一个控制翅膀鳞片发育基因(cortex)大量表达,最终使得桦尺蠖翅膀黑化了。正是这一分子层面上的突变,才使得“黑马甲”在桦尺蠖的种群中出现。这一研究同时也告诉我们,桦尺蠖之所以在面临环境骤变的时候,能够迅速遗传适应,没有绝种,很大程度上得益于它们种群内部的多样性。作为一种昆虫,它们基因组上有着惊人的多态性,不同的基因位点上,存在着不同版本的基因。当工业污染来临的时候,“黑色版本”cortex基因的存在,挽救桦尺蠖于亡群灭种。
  看到桦尺蠖的成功事例,不少人也会暗暗打起小算盘:我们人类是不是也可以坐等遗传适应,从而消极解决雾霾的问题?答案恐怕不容乐观:比起昆虫,人类的遗传多样性非常低,甚至人和黑猩猩的基因组差异也只有1%左右。如今人类这个物种,智人,也是整个人属当中孤独的唯一物种。因此,至于人群中有没有遗传变异,帮我们克服雾霾,希望是非常渺茫的。脑洞开完,我们还是回到当初,老老实实把变坏的环境再改变回来吧!我们智慧的人类,从来不是靠消极适应取胜的!
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