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看得见的自然演化


□ 袁玲

  达尔文于1859年发表的《物种起源》,标志着科学史上一个崭新时代的到来:自然科学最终与神学分道扬镳。新的演化理论认为生命通过世代繁衍而变化,通过自然选择而适摩环境,适者生存,不适者被淘汰。

  然而,无论是在演化思想的发源地加拉帕戈斯群岛,还是在其他地方,达尔文都没有亲眼看到物种演化的过程。他的结论来自于对各种动植物类群地理分布的分析、对化石资料的研究、对人工选择的类比和严密的逻辑推理。但是,化石和逻辑推理并不能直接展示一种生物演变成另一种生物的过程,也不能证明自然选择必然导致演化。因此,在《物种起源》发表后的100多年间,关于进化论是否属于真正科学的争论从未间断,其中不乏名家之言。

  今天,越来越多的演化论者不再仅仅局限于对化石的研究,而是直接奔赴野外,年复一年、日复一日地观察,力图捕捉到生物演化进程中的蛛丝马迹。不断问世的新成果告诉我们:自然选择的力量既不罕见也不缓慢,而是时时刻刻都在起作用,其结果也能用数据衡量——站在达尔文肩膀上的科学家向我们展示出一幅前所未有的广阔景象。

  彼特·格兰特夫妇和他们的学生是这一领域的杰出代表。他们重返加拉帕戈斯群岛,年复.年地观察达尔文莺鸟的演化过程,终于用详尽的数据生动地说明了自然选择的真实存在及其作用方式。在这座绝妙的天然实验室中,莺鸟观察员们观察莺鸣的行为,并精确测量每一只捕到的莺鸟。他们测量莺鸟形体和喙的数量特征,以此来衡量每一代的变异程度:同时,还检测每种莺鸟的生态位和适合度,以此来衡量自然选择的力度。

  他们发现,当旱灾降临时,食物的种类和数量急剧减少,最终只剩下又大又硬的种子,只有身大喙长的莺鸟才能更快地嗑开坚硬的种壳,从而获得更多的生存机会。以中莺鸟为例,与大旱前相比,幸存个体的体型比死去的平均大5%~6%,喙的长度平均大0.39毫米,喙深平均大0.54毫米。旱灾对中莺鸟演化的影响还通过雄鸟不平等的求偶竞争力表现出来:同一群体中成为父亲的雄鸟比其他雄鸟的体型大。同时当年孵化并长大的中莺鸟幼雏体型较大,喙也较长,喙长平均值较大旱前先辈们的高4%-5%。因此旱灾改造或修正了幸存者的器官,而遗传强化了这种变化。

  水灾的影响则导致了戏剧性的逆转。身大喙长的莺鸟个体数迅速减少,身小喙短的莺鸟却兴旺起来,与旱灾导致的结果正好相反。这是因为水灾之年的小种子数量多,可达大种子数量的十倍。短小的喙更有利于取食小种子,而且偏小的体型所消耗的能量也少,身小喙短的莺鸟因而在竞争中获得了优势。

  这就是莺鸟观察员们目睹的旱灾与水灾交替进行中莺鸟种群的特征变化_一旱灾使莺鸟朝体型变大的方向演变,水灾却使它们朝相反的方向发展。年复一年,相互对立的选择力量使它们的演化趋势反复摆动。因此,从更大的时间尺度上看,莺鸟的体型似乎没有发生很大的变化,虽然活生生的演化一直在进行,从未间断。

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摘自:大自然
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