身边的大自然进化实验

进化只是一个假说,还是一个事实?

《地球上最伟大的表演——进化的证据》 

理查德?道金斯 著 中信出版社 2013年2月版

我们用前所未有的证据,确切地表明了太阳比地球大得多。并且我们完全可以相信,这方面的证据将永远不会被取代——这不是一个迄今为止尚未被证伪的试验性假说。我们目前对很多事情的信念可能会被推翻,但我们完全可以充满信心地列一张单子,写出永远不会被推翻的确定事实。“进化”和“日心说”可能曾经不在其列,但现在它们已经位列其中了。

恩德勒研究了生活在特立尼达、多巴哥和委内瑞拉山涧中的野生孔雀鱼。他注意到,当地种群彼此之间有惊人的不同。亮丽程度低的雄性,其所在溪流存在严重的捕食情况;而在只有微弱捕食情况的溪流中,雄性鱼更鲜艳,斑点也较大、较多,更加绚丽浮华——这里的雄性可自由地发展出鲜艳的色彩,以吸引雌性。

他决定做一个实验来研究不同环境下这种鱼的进化情况。恩德勒找了一个大温室,用于模拟孔雀鱼生活的热带环境,里面设了10个池塘。他把砾石放入所有10个池塘的底部,但其中5个池塘放入粗砾石,其他5个池塘放入细砂石。据预测,当暴露在强烈的捕食环境中,两种背景中的孔雀鱼会随着进化的时间而彼此偏离,在各自方向匹配其自身的背景。而在捕食弱或不存在捕食的池塘,其预测是,雄性应趋向于变得色彩更加突出,以取悦雌性。

孔雀鱼被随机分配到10个池塘——5个粗砾石池塘和5个细砂石池塘,自由繁殖成长6个月。在6个月之后,实验才真正开始——恩德勒往两个粗砾石的池塘和两个细砂石池塘中分别投入了1个派克鲷(危险的捕食者)。然后向两个粗砾石池塘和两个细砂石池塘中各自放入了6个哈氏溪鳉(弱捕食者,对孔雀鱼相对无害。不止1个,这是为了更接近于这两种鱼在野外的相对密度)。而剩下的两个池塘,则还像以前一样过和平的日子, 完全没有引入捕食者。

实验进行5个月后,恩德勒对所有的池塘进行了普查,他对所有池塘中的所有孔雀鱼的斑点进行了计数和测量。又过了9个月后(即在共计14个月后),他又进行了一次普查,以同样的方式计算和测量。结果是什么?虽然时间很短,但结果依然非常引人注意。恩德勒用了各种方法来测量鱼身上的彩色图案,其中之一是“每条鱼身上的斑点数”。在引入捕食者之前,当孔雀鱼被放入池塘时,斑点数目的范围非常大,从斑点极多的到斑点极少的都有——因为鱼是从聚集了各种捕食者的各种溪流中捕获的。在引入捕食者之前的6个月,鱼的个体平均斑点数飞速上升。想必这是在回应雌鱼的选择。然后,在引入天敌捕食者之后,发生了一个戏剧性的变化。在具有危险天敌的4个池塘内,鱼的平均斑点数锐减。在第5个月的鱼口普查中,差异充分显现;到了第14个月的鱼口普查时,斑点数已进一步下降。但在没有天敌的两个池塘和仅有弱捕食者的4个池塘中,鱼身斑点的数量继续增加。早在第5个月的普查时,它们的斑点数量就已达到了高台期,并在第14个月的普查时保持这种高位。

关于斑点数量,就讲这么多。斑点的大小还说明了一件同样有趣的事。在天敌存在的情况下(无论是强还是弱),粗砾石的池塘鼓励相对较大的斑点,而细砂石池塘则青睐相对小的斑点。这很容易理解为“斑点的大小是在模仿石头的大小”。很有趣!然而,在那些没有天敌的池塘,恩德勒发现,结果刚好相反。——细砂石池塘青睐有大斑点的雄孔雀鱼,而粗砾石的池塘则青睐有小斑点的雄孔雀鱼。在这种情况下,如果雄孔雀鱼不模仿石头,它们就会在各自的背景中更加突出,而这有利于吸引雌性——漂亮!

是的,漂亮。但是,这是在实验室中。在野外,恩德勒可以得到类似的结果吗?可以。他前往一条存在危险的派克鲷的自然溪流,这条溪中的雄孔雀鱼相对而言都不显眼。他捕捉了雌雄两性的孔雀鱼,把它们投放到同一溪流的一条支流中——那里没有孔雀鱼,也没有其他危险的捕食者(虽然有弱捕食者哈氏溪鳉)。他把这些孔雀鱼放到那里,让它们在那里生存和繁殖,然后他就离开了。23个月后,他返回来,重新检查了孔雀鱼,看一看发生了什么事。令人惊讶的是,不到两年后,雄性鱼就明显地向更鲜艳的方向演变——毫无疑问是被雌性鱼牵引的,并且在缺失危险的捕食者的情况下,雄鱼可以自由地向这个方向发展。 

它是一个在我们眼前的进化的精彩实例。

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