“以變應變”

張唯誠

在動物世界中，假若自己的家園突然有一個掠食者闖了進來，那會發(fā)生什么呢？為了尋找答案，荷蘭萊頓大學的進化生物學家雅克·馮·艾塞爾的團隊研究了一種生活在東非維多麗亞湖中的麗魚科魚。這種魚色彩豐富，善于變化，是很多生物學家青睞的研究對象。

麗魚“變形記”

麗魚“變形記”發(fā)端于一種掠食者的到來，這種掠食者名為尼羅河鱸魚。20世紀50年代，為了促進湖泊漁業(yè)的發(fā)展，烏干達政府引進了這種美味的魚類。在此后的30年里，維多麗亞湖中的鱸魚種群迅猛發(fā)展，它們以麗魚為食。對麗魚而言，生存環(huán)境變得險惡起來。

為了研究這種變化會給湖中的生態(tài)帶來怎樣的沖擊，科學家在1978～2006年間，每隔3年便在湖中采集一些麗魚作為樣本保存起來，這些樣本至今仍存放在萊頓大學的自然生物多樣性中心里。科學家發(fā)現(xiàn)，他們的這項研究開始僅僅10年之后，也就是在20世紀80年代后期，維多麗亞湖中的麗魚就所剩不多了。但接下來，事情又有了新的變化。由于當?shù)厝嗽絹碓较矚g食用尼羅河鱸魚，湖中的尼羅河鱸魚開始減少，使得麗魚種群又在湖中繁盛起來。

分析那些能夠在尼羅河鱸魚的威脅下生存下來的麗魚的標本，科學家發(fā)現(xiàn)，幸存下來的麗魚都在形體上變得和此前不同了：它們的尾巴變大了，而頭卻變小了。很顯然，這會使它們游得更快，有利于從掠食者口中逃之夭夭。而那些拒絕改變的麗魚則滅絕了。

科學家還想知道，當湖中的環(huán)境得到恢復后，麗魚那適合游泳的流線體形會不會再變回去呢？答案竟然是肯定的。麗魚正在慢慢地恢復它們以前的體形，它們的頭開始變大，這為它們提供了更多的空間以發(fā)展肌肉，從而有利于捕捉到更大的食物，這個變化還使它們能擁有更大的鰓，從而吸收更多的氧。

事實表明，一旦麗魚不再擔心成為掠食者的美味時，它們的進化便轉變了方向，它們要用這樣的進化去滿足更高的生存需求了。

蟋蟀為何不再“歌唱”

馬林·朱克是美國明尼蘇達大學的進化生物學家，1991年，她在夏威夷一座較大的島嶼上發(fā)現(xiàn)了很多蟋蟀，它們在一些空曠的地方蹦來蹦去。朱克很是疑惑，通常情況下雄性蟋蟀應該在夜間藏在暗處唱出美妙的“歌聲”，這種聲音其實是蟋蟀們通過摩擦翅膀發(fā)出的，目的是吸引雌性蟋蟀。是什么讓蟋蟀停止了“歌唱”？難道是寄生蟲令它們改變了行為嗎？

對蟋蟀的解剖證實了她的猜測，蟋蟀腹中有一些白色的幼蟲，待幼蟲長大，“真兇”便現(xiàn)身了，那是一種名為奧米亞棕蠅的寄生蠅。當

蟋蟀“歌唱”時，這種昆蟲便循著“歌聲”找上去，從而為其后代找到一個“宿主”。這種可怕的寄生蠅來自北美洲，已“入侵”了夏威夷的3座島嶼——夏威夷島、考艾島和歐胡島。

2001年，朱克重返夏威夷，這一次，她去了考艾島，她發(fā)現(xiàn)，那里幾乎所有的蟋蟀種群都消失了，被奧米亞棕蠅所摧毀。又過了兩年，她再次來到考艾島。她原本預計，這個島上的蟋蟀已經滅絕了，然而，她看到了完全相反的情況：島上到處都是蟋蟀，不過，令她非常驚訝的是，所有的蟋蟀都不再“唱歌”了！

仔細觀察可以發(fā)現(xiàn)，幾乎所有蟋蟀的翅膀都改變了形狀，它們變得平滑了，失去了用于發(fā)聲的刮聲結構，難怪蟋蟀們都變得沉默了。在進一步的研究中，朱克在這些蟋蟀的基因中發(fā)現(xiàn)了一個突變，正是這個突變導致了蟋蟀們的沉默。事情的原委是這樣的。開始時，一只蟋蟀發(fā)生了一次偶然的基因突變，它不能“唱歌”了，于是，它幸存了下來，還繁衍了后代，而它的后代也繼承了這種能導致翅膀變得平滑的基因，它們因而也更容易幸存下來。與此同時，寄生蠅還在殺死更多能“唱歌”的蟋蟀，這使得“沉默”的蟋蟀相對地越來越多，而“唱歌”的蟋蟀則急劇減少。僅僅幾年以后，考艾島上的蟋蟀便發(fā)生了驚人的轉變：它們都變得沉默了。

不過沉默帶來的成功有可能是暫時的，考艾島上的蟋蟀可能依然會走向滅絕，因為蟋蟀們的交配行為是需要雄性的“歌聲”的。朱克發(fā)現(xiàn)，那些不會“唱歌”的蟋蟀只好靠近會“唱歌”的蟋蟀，從而為自己爭得一點機會。究竟夏威夷的這個有關“進化”的故事會有怎樣的結局呢？科學家們正在關注之中。

適應海洋酸化的紫海膽

外來物種會很快改變動物們的生存狀態(tài)，而人類的活動則給生物體帶來了更大規(guī)模的“壓力”，這種“壓力”來自人類活動的方方面面。例如燃燒化石燃料就提高了空氣中二氧化碳的含量。作為一種溫室氣體，二氧化碳又加快了氣候變化的步伐。

在人類燃燒化石燃料產生的二氧化碳中，有三分之一是被海洋吸收掉了。海洋的這個作用有效地遏制了氣候變暖，然而這是付出了代價的，因為二氧化碳也傷害了一些海洋生物。當二氧化碳溶解在水中，它們和水分子發(fā)生反應后會生成碳酸，使海洋變得酸化。假若海水的酸度過高，海洋生物的貝殼和骨骼就會受到損害。美國斯坦福大學的進化生物學家梅麗莎·帕斯皮尼在實驗室中養(yǎng)了一些紫海膽，目的就是想搞清楚，海洋動物是不是能適應海洋的酸化。

紫海膽生活于美國西海岸太平洋的冷水中。她將幼年的海膽分別放在兩種環(huán)境中，一種二氧化碳的含量和自然海水相同，另一種二氧化碳的含量是自然海水的兩倍。一段時間后，這位科學家發(fā)現(xiàn)，兩組海膽在外表上沒有什么不同，從表面上看，高含量的二氧化碳似乎并沒有影響到海膽的生長。然而，當帕斯皮尼開始研究海膽的基因后，她便發(fā)現(xiàn)了很大的不同：那些生活在高含量二氧化碳環(huán)境中的海膽，由于海水酸度高，它們的某種基因變得普遍了，而這種基因正是在適應海洋酸化中能夠顯示作用的基因。這說明紫海膽已經在變得更暖更酸的海洋環(huán)境中進化出了能應對海水酸度變化的機制。這是不是海洋中的普遍現(xiàn)象呢？科學家們還無法回答。海洋動物如何適應更暖更酸的海洋環(huán)境，這需要更多的研究。

在人類出現(xiàn)以前，自然的變化過程十分緩慢。而現(xiàn)在，依賴人類的力量，動植物們有可能輕而易舉地就到達了地球的另一端。人類還改變了地球的空氣、水和土壤。農藥和其他有毒物質通過蒸發(fā)進入到大氣中，它們有時落到幾千千米之外的地方;海水吸收了人類排放的二氧化碳，它們變得更加酸化了。所有這些改變都給物種帶來了“壓力”，它們只好拼命地變，變，變，為的就是使自己在新的環(huán)境中適應得更快，然而有些還是來不及了，它們跟不上環(huán)境改變的速度，對于這些物種，命運是殘酷的，等待它們的將是滅絕。

【責任編輯】龐 ?云