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达尔文提出性选择为另一种进化推动力

http://www.sina.com.cn  2009年02月12日10:23   华夏地理

  生存竞争和环境变化之类的压力造就新物种的过程,当代的达尔文追随者们已观察得一清二楚。不过达尔文还提出了另一种进化推动力——性选择。维多利亚湖丽鱼的视力与周边环境相适应:在深水中,透下来的光线偏向光谱的红端,于是丽鱼的视觉感受器对红光更敏感;而在接近水面的地方,它们对蓝色的东西看得更清楚。伯尔尼大学的奥勒·泽豪森观察到,雄性丽鱼身上已演化出鲜亮的色彩,以招引雌性垂青,通常在湖底一带活动的就变成红色,而浅水中的就变成蓝色。红色和蓝色的鱼群似乎正从基因上发生分化,暗示着两个独立的物种正在形成。

  如果说自然选择就是适者生存(造出这个词的人是哲学家赫伯特·斯宾塞,而不是达尔文),那么性选择就是“性感者生殖”。性选择令动物产生武器、装饰、歌曲和色彩等有利因素,尤其体现在雄性身上。达尔文相信,有些装饰部分,如雄鹿的角,是有助于同性互殴、争抢雌性的。其他的比如孔雀尾之类,则用来“勾引”雌性交欢——这其实是个万般无奈之下勉强提出的说法,因为“无用的美貌”很让达尔文头疼,它显然与自然选择中严酷的实用主义机理相悖。他在1860年4月写给美国植物学家阿萨·格雷的信中说:“不管什么时候,只消盯住孔雀尾巴上的一片羽毛,就会使我觉得头大如斗!”

  他的性选择学说被维多利亚时代的大多数学者彬彬有礼地晾在一边,还引来了轻微的讥嘲:居然说大自然里是雌性主动选择配偶,而不是羞答答地接受雄性的求欢。连生物学家也把这种理论排斥了差不多一个世纪,因为他们当时全部心思都用来证明,生物通过进化得到的特征适于整个物种,而不是生物个体。但如今我们知道,达尔文的猜测始终是正确的。从游鱼到飞鸟,从昆虫到青蛙,在各种各样的物种当中,雌性都会接近最花哨最招摇的雄性,邀它们交媾。

  至于雌性动物为什么会选择长得比较帅的雄性,达尔文没有作太多思考。生物学家们直到今天仍对这个问题兴致盎然,因为他们有两个同样漂亮的答案。其一是单纯的时髦:当一些雌性选择了英伟的雄性时,其他雌性必须跟风,否则就得担心自己家的儿子将来不招姑娘欢迎。另一种解释更微妙些:要长出一条华丽的大尾巴,对雄孔雀来说可是个既费力又危险的活计,只有最健康的雄性才做得好——寄生虫、饥饿或者梳理羽毛不够专心都会有损尾巴的华彩。因此,亮丽的尾羽构成了进化生物学家所谓的“不会撒谎的健康指示器”,不够水准的孔雀装也装不出来。于是本能地挑选最佳异性为偶的雌孔雀,便不知不觉地把最佳的基因传给了后代。

  达尔文又想到,也许正是性选择造就了人种之分。“我们看到,每个人种都有自己的美貌标准……在一个部族之内,强壮的男性选择了迷人的女性,以平均水平来看,会生养更多的子女,许多代传承下来,就会从一定程度上改变整个部族的面貌”。科学界对这个说法仍然难下定论,但已有线索表明达尔文的设想至少有一部分正确。

  以蓝眼睛为例。达尔文与许多欧洲人一样是蓝眼睛。2008年初,哥本哈根大学的汉斯·艾贝格及其同事宣布,已发现在所有纯种蓝眼人中普遍存在的基因突变。这处突变仅仅是一个字母的变化——从A变成G,位于第15号染色体的长臂上。它的存在阻碍了OCA2基因的表达,而该基因参与使眼睛颜色变深的色素合成机制。艾贝格把丹麦人的DNA与土耳其人和约旦人的DNA进行对比,计算出这个突变是在6000到10000年前才发生的,远在农业的发明之后,而第一个突变者是黑海周边某个地方的人。达尔文那对蓝眼睛,说不定就得自于新石器时期某个农家孩子的DNA中区区一个拼错的字母。

  为什么这个基因突变传布得如此之广呢?并没有证据表明蓝眼睛有助于人类生存。也许是由于蓝眼睛的人皮肤也比较白,而白皮肤更能吸收阳光、合成维生素D。这对于享受不到太多阳光的北方人尤为重要,因为谷物在他们的膳食中比重越来越大,维生素D含量却很低。另一方面,也可能是那个地理区域内的异性刚好对蓝眼睛情有独钟,拥有这个特征的人比较容易子孙满堂。不论哪一种说法属实,都不外乎达尔文的两个理论——自然选择和性选择。

  有趣的是,造就蓝眼睛的这个错误字母并不属于色素基因本身,而是位于附近一段控制该基因表达的DNA之中。这个现象支持着时下风行于基因学和进化生物学领域的一种理论:进化的机理不只在于改变基因,还在于改变基因激活与关闭的方式。威斯康星大学的肖恩·卡罗尔说:“事实证明,动物机体构造进化的主因不是基因发生了变化,而是控制发育的基因受到不同的调节作用。”

  “基因开关”的概念能够解释一个令人类颜面扫地的意外事实——看来咱们并没有什么特别的“万物之灵”基因。过去十年中,科学家对比了人类与其他动物的基因组,逐步得出结论:我们代代相传的基因不仅在数量上跟老鼠一般多——不到2.1万个,而且绝大多数基因都跟它们毫无分别。 这就好像作家写不同的书,用的却是同一套词汇,大自然也不见得需要用新的基因才能造就新的物种——只要改变基因运作的顺序和模式就行了。

  按理说科学家们应该更早认识到这一点。毕竟动物的身体不是像机器那样组装起来的,而是要生长、发育,所以进化机制总是在改变生长的过程,并非规定生长的结果。换句话说,长颈鹿没有什么专门的长脖子基因,它们主管脖子生长的基因和老鼠的一样;也许这些基因只是打开的时间比较长,就造出了更长的脖子。

  正如达尔文从犰狳化石、美洲鸵鸟和地雀身上得到启示,继承他衣钵的科学家们也结合了基因研究和化石研究,来了解生命的历史。2004年,芝加哥大学的尼尔·舒宾和同事在加拿大的北极地带发现了一具3.75亿年前的古生物化石,这只动物恰到好处地补上了鱼类和陆生动物之间的空位。他们把它命名为“提克塔立克”,在当地因纽特语中意为“大型淡水鱼”。虽然它明摆着是条有鳞有鳍的鱼,但脑袋扁塌塌的像两栖类动物,还有明显的颈部,鱼鳍中的骨骼与陆生动物的上臂骨、前臂骨乃至腕骨一一对应。“提克塔立克”或许是进化史中失落的一段链节,它当初甚至可能生活在浅水中,在逃避天敌时能爬上岸边的泥滩。

  舒宾在基因学实验室中获得的发现也同样引人注目。“提克塔立克”的基因已遗失在时间的迷雾中,但这具化石的出土,启发科学家开始研究它存活于世的“代言人”,一种形态原始的硬骨鱼——匙吻鲟。他们发现,匙吻鲟的鱼鳍骨骼构建过程中体现的基因表达模式,与鸟类、哺乳类等陆生动物的胚胎构建四肢时的模式大同小异。区别仅仅在于,相关基因表达在鱼类中开启的时间较短。该发现打破了一个长久以来的错误观念,即陆生动物的四肢是经历了重大的进化事件才获得的。“研究表明,建构四肢所需的基因机制已然存在于鱼鳍中。”舒宾说,“这一步进化中并没有新的基因和发育过程出现,只是把原来的老招数用新套路耍了一遍。”

  虽然现代基因学以各种各样的手段证实了达尔文的理论,却也把他最大的错误揭示出来。达尔文对生物遗传机制的认识一塌糊涂。他先是认为生物会把双亲的特征混在一起继承下来,后来又开始相信,它还会把自己一生中获得的新特征传给后代。他在这方面从来没达到孟德尔的认识高度,不明白生物根本不是双亲的混合体,它所传承的各个特征,是其父母乃至祖父母辈以上所有先祖的特征,以一定规律代代选择重组的结果。孟德尔阐释遗传学规律的论文于1866年发表在摩拉维亚一家籍籍无名的期刊上,此时距《物种起源》的出版只过去了七年。他满怀希望地把论文寄给当时的一些杰出科学家,却几乎没引起什么关注。孟德尔神父命途坎坷,那项发现的重要性直到他死后多年才被世人了解。但他的遗产就像达尔文的一样,在当代焕发着空前的生命力。

  撰文:马特·里德利 MATT RIDLEY      摄影:林恩·约翰逊 LYNN JOHNSON

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