“以变应变”

张唯诚

在动物世界中，假若自己的家园突然有一个掠食者闯了进来，那会发生什么呢？为了寻找答案，荷兰莱顿大学的进化生物学家雅克·冯·艾塞尔的团队研究了一种生活在东非维多丽亚湖中的丽鱼科鱼。这种鱼色彩丰富，善于变化，是很多生物学家青睐的研究对象。

丽鱼“变形记”

丽鱼“变形记”发端于一种掠食者的到来，这种掠食者名为尼罗河鲈鱼。20世纪50年代，为了促进湖泊渔业的发展，乌干达政府引进了这种美味的鱼类。在此后的30年里，维多丽亚湖中的鲈鱼种群迅猛发展，它们以丽鱼为食。对丽鱼而言，生存环境变得险恶起来。

为了研究这种变化会给湖中的生态带来怎样的冲击，科学家在1978～2006年间，每隔3年便在湖中采集一些丽鱼作为样本保存起来，这些样本至今仍存放在莱顿大学的自然生物多样性中心里。科学家发现，他们的这项研究开始仅仅10年之后，也就是在20世纪80年代后期，维多丽亚湖中的丽鱼就所剩不多了。但接下来，事情又有了新的变化。由于当地人越来越喜欢食用尼罗河鲈鱼，湖中的尼罗河鲈鱼开始减少，使得丽鱼种群又在湖中繁盛起来。

分析那些能够在尼罗河鲈鱼的威胁下生存下来的丽鱼的标本，科学家发现，幸存下来的丽鱼都在形体上变得和此前不同了：它们的尾巴变大了，而头却变小了。很显然，这会使它们游得更快，有利于从掠食者口中逃之夭夭。而那些拒绝改变的丽鱼则灭绝了。

科学家还想知道，当湖中的环境得到恢复后，丽鱼那适合游泳的流线体形会不会再变回去呢？答案竟然是肯定的。丽鱼正在慢慢地恢复它们以前的体形，它们的头开始变大，这为它们提供了更多的空间以发展肌肉，从而有利于捕捉到更大的食物，这个变化还使它们能拥有更大的鳃，从而吸收更多的氧。

事实表明，一旦丽鱼不再担心成为掠食者的美味时，它们的进化便转变了方向，它们要用这样的进化去满足更高的生存需求了。

蟋蟀为何不再“歌唱”

马林·朱克是美国明尼苏达大学的进化生物学家，1991年，她在夏威夷一座较大的岛屿上发现了很多蟋蟀，它们在一些空旷的地方蹦来蹦去。朱克很是疑惑，通常情况下雄性蟋蟀应该在夜间藏在暗处唱出美妙的“歌声”，这种声音其实是蟋蟀们通过摩擦翅膀发出的，目的是吸引雌性蟋蟀。是什么让蟋蟀停止了“歌唱”？难道是寄生虫令它们改变了行为吗？

对蟋蟀的解剖证实了她的猜测，蟋蟀腹中有一些白色的幼虫，待幼虫长大，“真凶”便现身了，那是一种名为奥米亚棕蝇的寄生蝇。当

蟋蟀“歌唱”时，这种昆虫便循着“歌声”找上去，从而为其后代找到一个“宿主”。这种可怕的寄生蝇来自北美洲，已“入侵”了夏威夷的3座岛屿——夏威夷岛、考艾岛和欧胡岛。

2001年，朱克重返夏威夷，这一次，她去了考艾岛，她发现，那里几乎所有的蟋蟀种群都消失了，被奥米亚棕蝇所摧毁。又过了两年，她再次来到考艾岛。她原本预计，这个岛上的蟋蟀已经灭绝了，然而，她看到了完全相反的情况：岛上到处都是蟋蟀，不过，令她非常惊讶的是，所有的蟋蟀都不再“唱歌”了！

仔细观察可以发现，几乎所有蟋蟀的翅膀都改变了形状，它们变得平滑了，失去了用于发声的刮声结构，难怪蟋蟀们都变得沉默了。在进一步的研究中，朱克在这些蟋蟀的基因中发现了一个突变，正是这个突变导致了蟋蟀们的沉默。事情的原委是这样的。开始时，一只蟋蟀发生了一次偶然的基因突变，它不能“唱歌”了，于是，它幸存了下来，还繁衍了后代，而它的后代也继承了这种能导致翅膀变得平滑的基因，它们因而也更容易幸存下来。与此同时，寄生蝇还在杀死更多能“唱歌”的蟋蟀，这使得“沉默”的蟋蟀相对地越来越多，而“唱歌”的蟋蟀则急剧减少。仅仅几年以后，考艾岛上的蟋蟀便发生了惊人的转变：它们都变得沉默了。

不过沉默带来的成功有可能是暂时的，考艾岛上的蟋蟀可能依然会走向灭绝，因为蟋蟀们的交配行为是需要雄性的“歌声”的。朱克发现，那些不会“唱歌”的蟋蟀只好靠近会“唱歌”的蟋蟀，从而为自己争得一点机会。究竟夏威夷的这个有关“进化”的故事会有怎样的结局呢？科学家们正在关注之中。

适应海洋酸化的紫海胆

外来物种会很快改变动物们的生存状态，而人类的活动则给生物体带来了更大规模的“压力”，这种“压力”来自人类活动的方方面面。例如燃烧化石燃料就提高了空气中二氧化碳的含量。作为一种温室气体，二氧化碳又加快了气候变化的步伐。

在人类燃烧化石燃料产生的二氧化碳中，有三分之一是被海洋吸收掉了。海洋的这个作用有效地遏制了气候变暖，然而这是付出了代价的，因为二氧化碳也伤害了一些海洋生物。当二氧化碳溶解在水中，它们和水分子发生反应后会生成碳酸，使海洋变得酸化。假若海水的酸度过高，海洋生物的贝壳和骨骼就会受到损害。美国斯坦福大学的进化生物学家梅丽莎·帕斯皮尼在实验室中养了一些紫海胆，目的就是想搞清楚，海洋动物是不是能适应海洋的酸化。

紫海胆生活于美国西海岸太平洋的冷水中。她将幼年的海胆分别放在两种环境中，一种二氧化碳的含量和自然海水相同，另一种二氧化碳的含量是自然海水的两倍。一段时间后，这位科学家发现，两组海胆在外表上没有什么不同，从表面上看，高含量的二氧化碳似乎并没有影响到海胆的生长。然而，当帕斯皮尼开始研究海胆的基因后，她便发现了很大的不同：那些生活在高含量二氧化碳环境中的海胆，由于海水酸度高，它们的某种基因变得普遍了，而这种基因正是在适应海洋酸化中能够显示作用的基因。这说明紫海胆已经在变得更暖更酸的海洋环境中进化出了能应对海水酸度变化的机制。这是不是海洋中的普遍现象呢？科学家们还无法回答。海洋动物如何适应更暖更酸的海洋环境，这需要更多的研究。

在人类出现以前，自然的变化过程十分缓慢。而现在，依赖人类的力量，动植物们有可能轻而易举地就到达了地球的另一端。人类还改变了地球的空气、水和土壤。农药和其他有毒物质通过蒸发进入到大气中，它们有时落到几千千米之外的地方;海水吸收了人类排放的二氧化碳，它们变得更加酸化了。所有这些改变都给物种带来了“压力”，它们只好拼命地变，变，变，为的就是使自己在新的环境中适应得更快，然而有些还是来不及了，它们跟不上环境改变的速度，对于这些物种，命运是残酷的，等待它们的将是灭绝。

【责任编辑】庞  云