当代进化的速度

佚名

每一位垂钓爱好者都知道要将钓到的小鱼放生。同样，在海洋中以捕鱼为生的渔民使用网眼大的渔网，让小鱼逃生。他们这么做的根据是，通过减少捕鱼量，可以保持鱼群的健康兴旺。然而，他们可能犯了一个严重的错误。越来越显而易见的是，这种好心的做法实际上可能适得其反，事与愿违——促成了喜忧参半的当代快速进化的现象：鲽、鲰、鲱等鱼类的成鱼体形进化得越来越小，甚至转变为中、深层的鱼种。

生物能力失谐的当代进化

渔民与垂钓者以及我们大部分人都忽视了进化——不是指人们熟悉的课本上所讲的如同冰河运动一样缓慢的进化过程，那需要数千年才能见效，而是指几年或几十年内可能发生的河水泛滥般的进化变迁。渔民放过小鱼可能是在改变进化的门槛，就他们而言，目的是改善鱼类生态。实际上，生物学家开始认为这种人为造成了生物能力失谐的当代进化的现象正在我们的周围发生。

再者，今后几十年里，随着人类对地球的改造，迫使物种与之适应，否则就会消亡，这是又一种可能人为造成生物能力失谐的步伐还将进一步加快当代的快速进化现象。

除了使渔网一无所获，快速进化所产生的变化还妨碍了医生和农民的工作，让寻找大猎物的猎人大失所望，而且让试图拯救濒危物种的生物学家也困惑所望。当然，这使得我们必须尽快了解这些作用机制。如果我们知道正在发生什么，我们或许能够找到控制进化的方法，甚至使之朝着有利于我们和周围环境的方向发展。

进化论生物学家早就知道这个过程可能会迅速降临，查尔斯·达尔文本人就曾指出爱鸽者和养狗人促成的显著变化。一个世纪后，生物学家揭示，英格兰工业中心地区的白桦尺蛾的颜色变得更深了，以便在被煤灰染黑的树上更好地隐蔽自己。到20世纪末，大家都知道细菌、昆虫和野草都能够在几年时间内变得对抗生素和杀虫剂具有抗药性。但是很少人认为这是一个普遍现象。

尽管专家仍有充分的理由对快速进化产生怀疑。但是，进化是受生物体的需要与其满足自身需要的能力之间失谐推动的。人们普遍认为，大多数生物体己经很好地适应了周围的环境。尽管一个种群内个体之间存在基因差异，但是一种基因组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，选择压力一般来说很低，因而进化缓慢——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。

速度惊人的进化结果

不过，在20世纪80年代，生物学家开始认识到，适应过程之快可能超过了他们过去的想像。例如，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，嘴小的在雨水充沛的年份种群兴旺，因为小籽植物生长茂盛，而嘴大的在较为干旱的年份占据优势，因为大籽植物成为主流。结果这种雀的嘴的大小快速地来回变换。

最近，圣克鲁斯加州大学巴里·西内尔沃率领的一个研究小组在美国西南的侧斑蜥蜴身上发现了同样的快速变化。雄蜥蜴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的变化。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。结果变成了一场风水轮流转的进化游戏，每种求偶策略每隔四五年就会占据上风。

人们不了解这种当代进化的普遍性，因为在野生状态下很难观察到。这种变化发生得很快，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到的老观点正好相反。

快速进化也不只局限于同一特征不同版本的交替轮换。有时进化会稳步向一个方向发展。这对于我们了解入侵物种生物学可能很重要。生物学家经常指出，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，然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，等到后来它们进化到能够很好地适应环境时就会爆发，不过这种解释尚未得到充分验证。然而一旦发生这种情况，结果可能很惊人。

根据美国地质调查局最近公布的报告，有数十种入侵生物正在美国各地猖獗危害，甚至成为一些濒危物种的“外来克星”。但是，一些在原产地无害的生物，侵入到新环境与新地方后就会成为自然与生态的麻烦制造者，特别是入侵后生物体型特异变大，其威胁度与危害性也更大。美国一项最新研究显示，不少水生动物和河口生物在侵入新环境后，往往体型会显著增大。加州大学戴维斯分校生物学家格罗·舒勒茨和同事们共研究了19种海生与河口生物，其中包括蛇、蟒和蝉、蚊等。研究结果发现，19种生物中有17种在侵入新环境后，体型都特异变得比在原栖息地更大，增大幅度最多可达40%～200%。

至于入侵后生物体型变大危害更大的原因。研究人员基本排除了纬度变更等因素与入侵动物体型变化间的关系。他们认为，造成这一现象的主要原因，首先是这些外来生物入侵新的生态系统后，可能获得了更好的生存空间和条件。因为绝大部分外来的生物适应不下去就会死掉，一旦适应下来的某些生物，都是有特殊本领、特殊生物学特性的。其次，由于生物是协同进化的，在原产地的生物不可能让某一种生物无限度膨胀，总有很多因素在控制它。但是生物入侵新环境后，就丧失了原产地固有的自然控制因素——掠食者和寄生虫等不复存在，从而降低了生物生长的受限程度，使其体型变大危害更大。

人为选择的物种进化

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，在这些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，而且更始终如一和持久。它们可能带来快速的进化，但可能也比较持久稳固。”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的故乡。猎人出六位数的价钱就获准猎杀一头公羊。巨大的弯角使大角公羊成为北美最昂贵的猎物。在一座被恰如其分地称为公羊山的山峰上，猎杀很频繁，结果在它们的角长到弯曲接近360度成为猎人合法的目标之后，它们估计只能再活一两年。毫不奇怪，这种人为选择对角达不到猎杀标准的公羊很有利。

果不其然，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，因为角越大的公羊，其基因质量普遍较高。

再者，随着现代人类各种活动促成气候变化的到来，动植物都需要具有尽快适应的能力。生物学家已经发现，对于人为的气候变暖以及因此造成的春天提前，有好几个物种作出的反应是提前迁徙或提前产仔。比如，艾伯塔大学的斯坦·布廷和他的同事们发现，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。研究人员利用组织样本来确定每只小松鼠的出身，可以看出松鼠家族出生日期的变化情况。据此他们计算出至少有13%的变化是进化的结果，而不是本能行为的灵活性造成的。