“捕食者”改變世界

史開朗

你見(jiàn)過(guò)獅子和北極熊狩獵嗎？如果有，你就會(huì)知道它們有多么強(qiáng)大和可怕。人們通常把這些具有攻擊性和破壞力的殺手物種稱為“捕食者”，這個(gè)詞最早起源于拉丁語(yǔ)的“搶劫”或“掠奪”。

從35億多年前開始，雖然捕食者造成了數(shù)不清的破壞和死亡，但從生物進(jìn)化的角度來(lái)看，它們也可能促成了許多飛躍。從最早的細(xì)胞的產(chǎn)生到動(dòng)物骨骼的生成，再到恐龍?bào)w積變得龐大，捕食者可能在其中起到了作用。包括人類自身的進(jìn)化，為什么我們會(huì)變得聰明，某種程度上，可以說(shuō)也有賴于捕食者對(duì)我們虎視眈眈——因?yàn)椤澳切┛赡軙?huì)殺死你的東西會(huì)迫使你變得更強(qiáng)大”。當(dāng)然，捕食者自身也在磨練中變得更強(qiáng)大。

細(xì)胞的產(chǎn)生

生命在地球上的起源至今仍然是個(gè)謎。它可能起源于原始海洋的底部，也可能起源于早期大陸的山谷，它甚至可能來(lái)源于火星……我們只知道，34.3億年前，生物細(xì)胞出現(xiàn)了。

除病毒外，地球上所有生物都由細(xì)胞組成，因此細(xì)胞的出現(xiàn)是生命史上最重要的事件之一，而它的出現(xiàn)，很可能與捕食者的威脅有關(guān)。

在細(xì)胞出現(xiàn)之前，生命可能是由浮在水中的裸露分子組成。一些研究人員認(rèn)為，在所有的分子中，有的分子就像捕食者，它們攻擊并破壞其他分子，并將其“殺死”。有的分子為了防止受到攻擊，采取了一些防御措施，即用一層膜將自身包裹起來(lái)（后來(lái)演化成細(xì)胞膜），從而將捕食者“拒之門外”。由此，第一批細(xì)胞產(chǎn)生了。

當(dāng)然，這只是關(guān)于細(xì)胞形成的一種說(shuō)法。生命起源研究者認(rèn)為，我們不排除細(xì)胞生命體是由其他機(jī)制進(jìn)化而來(lái)，但是細(xì)胞之所以存在，可能還是要感謝“捕食者”。

細(xì)胞必須連接起來(lái)才能制造動(dòng)植物

真核生物的出現(xiàn)

我們知道，生物分為原核生物和真核生物。原核生物包括所有細(xì)菌，以及鮮為人知的古細(xì)菌，它們都極其微小。真核生物就是我們常與其“打交道”的動(dòng)植物和真菌，它們屬于大而復(fù)雜的有機(jī)體。研究者認(rèn)為，最早產(chǎn)生的細(xì)胞可能是原核生物。

普遍的看法認(rèn)為，最早的真核生物出現(xiàn)在大約20億年前，它們的產(chǎn)生是原核生物的一個(gè)飛躍。真核生物的細(xì)胞比原核生物的更加復(fù)雜，因而比它們需要更多的能量——這些能量由一個(gè)被稱為“線粒體”的結(jié)構(gòu)提供。那么，最初的真核生物是如何獲得線粒體的呢？

科學(xué)家們嘗試著從遺傳學(xué)中尋找答案。由于許多真核生物基因與古細(xì)菌基因相似，而線粒體基因看起來(lái)很像細(xì)菌基因，因此，一個(gè)看法是，真核生物是由古細(xì)菌演化而來(lái)。古細(xì)菌作為捕食者吞噬了細(xì)菌，該細(xì)菌最終沒(méi)有被消化，而是以線粒體的形式在古細(xì)菌中生存了下來(lái)。

但是，這種觀點(diǎn)存在一個(gè)問(wèn)題：古細(xì)菌在今天看來(lái)似乎并不吞噬細(xì)菌。那么，古細(xì)菌和細(xì)菌融合在一起，可能只是為了能夠更好地相互代謝，是互助關(guān)系而不是捕食與被捕食的關(guān)系。

然而，并非所有人都愿意放棄這種捕食者觀點(diǎn)。有人提出，既然古細(xì)菌不可能作為捕食者吞噬細(xì)菌，那么，細(xì)菌難道不可以作為捕食者入侵古細(xì)菌嗎？它們體積比獵物的更小，通過(guò)鉆進(jìn)獵物體內(nèi)來(lái)進(jìn)行攻擊。研究表明，這種可能性是存在的，再次支持了真核生物是由捕食者行為而產(chǎn)生的這種觀點(diǎn)。

線粒體是我們細(xì)胞的引擎

單細(xì)胞向多細(xì)胞演化

真核生物比原核生物更復(fù)雜，但最初的真核生物是單細(xì)胞的，通常很小。想要變得更大，真核生物首先必須變成多細(xì)胞的。

生物學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室中看到，捕食者可以促使單細(xì)胞生物轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗉?xì)胞。例如，一種叫做小球藻的單細(xì)胞真核生物，在被引入捕食性的微生物后，在10～20代內(nèi)演變成了多細(xì)胞。

我們?cè)倏匆粋€(gè)例子。我們知道，動(dòng)物是從領(lǐng)鞭毛蟲演化而來(lái)的。領(lǐng)鞭毛蟲是一種鞭毛蟲，它是掠食性單細(xì)胞真核生物。

2007年，有生物學(xué)家研究了領(lǐng)鞭毛蟲的基因組，發(fā)現(xiàn)領(lǐng)鞭毛蟲有一些基因能編碼出23種鈣黏蛋白。這些鈣黏蛋白在動(dòng)物身上通常是被用來(lái)使自身的細(xì)胞彼此相互結(jié)合，但是在領(lǐng)鞭毛蟲身上卻不是這樣。

生物學(xué)家的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，領(lǐng)鞭毛蟲中的鈣黏蛋白大多位于細(xì)胞的基部，固定在基部表面并繞著鞭毛分布，它們將通過(guò)的細(xì)菌吸住然后拉入細(xì)胞中，供領(lǐng)鞭毛蟲食用。這表明，今天將我們體內(nèi)的細(xì)胞粘附在一起的鈣黏蛋白，最初是幫助單細(xì)胞捕食者抓捕獵物的。

動(dòng)物的進(jìn)化

動(dòng)物的進(jìn)化似乎也該感謝捕食者。在短短的1億年中，它們演變出了許多種類，且不少種類都具有堅(jiān)硬的骨骼，而且這些骨骼大部分都有防御作用。有證據(jù)表明，是捕食者促使了動(dòng)物用骨骼捍衛(wèi)自身的安全。例如，一些早期的動(dòng)物骨骼在外觀上很像鎧甲，并且有研究證實(shí)，這些骨骼的內(nèi)在構(gòu)造有助于抵抗食肉動(dòng)物的攻擊。

鈣黏蛋白連接細(xì)胞

生命由水中發(fā)展到陸上，是生物進(jìn)化史上的一件大事。大約3.7億年前，魚類開始向陸地移動(dòng)，并演變成兩棲動(dòng)物和爬行動(dòng)物。這個(gè)過(guò)程經(jīng)常被描述成對(duì)土地的“入侵”。一些研究者持不同看法，它們認(rèn)為，這同樣可能是魚類躲避水中捕食者的一種方式。

當(dāng)然，我們也應(yīng)該注意到，千足蟲、昆蟲、蝸牛等其他動(dòng)物早在魚之前就已經(jīng)出現(xiàn)在了陸地上，因此魚最初爬上陸地還有一種可能，就是為了更好地進(jìn)行捕食。

無(wú)論是被動(dòng)躲避被捕食，還是主動(dòng)捕食，顯然，魚最初登陸都與捕食者有關(guān)。

恐龍龐大的體積

自最早的四足動(dòng)物產(chǎn)生起，在其后的1.5億年間，動(dòng)物界蓬勃發(fā)展并呈現(xiàn)多樣化，出現(xiàn)了恐龍和哺乳動(dòng)物。一些恐龍后來(lái)成長(zhǎng)為史上最大的陸地動(dòng)物。它們?yōu)槭裁磿?huì)長(zhǎng)成這么大，是什么原因促使它們長(zhǎng)成這樣？這個(gè)問(wèn)題一直困擾著古生物學(xué)家，他們嘗試進(jìn)行了解釋，其中有一種解釋與捕食者有關(guān)。

梁龍是有史以來(lái)最長(zhǎng)的蜥腳類動(dòng)物之一

恐龍可能不像哺乳動(dòng)物那樣是恒溫的，因此它們能夠進(jìn)化出龐大的體積而不用考慮如何散熱。食草恐龍?bào)w積變大，就可以更好保護(hù)自己，免受捕食者的侵害。而食肉恐龍為了能夠更好地捕食，自身也變大，這反過(guò)來(lái)又促使食草恐龍進(jìn)化出更大的體積，依此類推，直到捕食者和獵物都變成龐然大物為止。

真正大腦的形成

很顯然，無(wú)論是研究微小細(xì)胞的起源，還是研究最大動(dòng)物的進(jìn)化，貫穿其中的一個(gè)觀點(diǎn)是，捕食者都以某種方式參與了進(jìn)來(lái)。那么，捕食者也在我們?nèi)祟惖倪M(jìn)化中發(fā)揮了作用嗎？

人類祖先大約在700萬(wàn)年前就開始學(xué)習(xí)用兩條腿走路了，但是直到200萬(wàn)年前，它們才獲得了智人最重要的特征之一：一個(gè)真正的大腦。而這，可能要?dú)w功于捕食者。

200萬(wàn)年前，我們的祖先突然改變了飲食結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)向食用營(yíng)養(yǎng)豐富、易于消化的食物。于是，它們的腸胃不需要再費(fèi)勁地消化食物。經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)代的繁衍，它們的腸道開始收縮，原先保持長(zhǎng)直腸的能量被節(jié)省了下來(lái)并轉(zhuǎn)移到大腦的發(fā)育。

這意味著，那時(shí)的人類可能已經(jīng)能夠通過(guò)持續(xù)的食肉來(lái)滿足大腦不斷增大帶來(lái)的能量需求。換句話說(shuō)，早期人類可能通過(guò)轉(zhuǎn)變?yōu)椴妒痴叨砷L(zhǎng)出更大的大腦。

大腦的左右之分

我們使用大腦的方式最初也可能跟捕食者行為有關(guān)。眾所周知，我們通常將大腦分為左右半球。你也許聽(tīng)過(guò)這種說(shuō)法：有創(chuàng)造力的人都是“左腦”發(fā)達(dá)。實(shí)際上并非如此，但是左右腦之間的差異確實(shí)是存在的。無(wú)法區(qū)分大腦活動(dòng)的個(gè)體最終會(huì)發(fā)展出口吃或是閱讀障礙。

在過(guò)去的幾十年里，很明顯，許多動(dòng)物以類似的方式分配大腦活動(dòng)。有研究者認(rèn)為，在進(jìn)化的早期，動(dòng)物發(fā)現(xiàn)用左腦來(lái)處理日常活動(dòng)已足夠，從而釋放了它們的右腦，使它能夠?qū)Ｗ⒂谔綔y(cè)意想不到的物體——比如捕食者，并快速做出反應(yīng)。如此，大腦的一側(cè)專門用于尋找食物（包括獵物），另一側(cè)則是對(duì)捕食者進(jìn)行快速反應(yīng)，這使得大腦變得更發(fā)達(dá)、更高效。這種想法從小雞的研究身上得到了證實(shí)。如果小雞沒(méi)有在兩半球之間分配神經(jīng)活動(dòng)，它們就會(huì)失去“邊覓食邊應(yīng)對(duì)捕食者的威脅”的能力。