紅皇后效應

☉王立銘

生物進化的歷程，就像城市小區(qū)里隨處可見的黃楊樹，總是在不斷地向上生長：嬌柔的枝條抽出，變得粗大堅硬；嫩黃的小葉子伸展開來，變成暗綠色。

而和真實的樹不同的是，生命之樹的過去已經在歷史中消散，我們只能從凝固的化石證據中，從基因序列的細節(jié)變化中，推測每一層歷史斷面曾經的模樣。

“活化石”生物：進化會停止嗎

你可能馬上會產生一個疑問：如果生命之樹是持續(xù)生長的，人們?yōu)槭裁催€會找到一些看起來億萬年不變的生物？

你可能聽說過所謂的“活化石”物種，比如大熊貓、銀杏樹、揚子鱷。生物學史上有一個特別著名的活化石案例，它被發(fā)現的過程甚至帶點兒戲劇性。1938年12月，南非一座自然博物館的館長瑪羅咖·考特尼-拉蒂邁偶然在漁民那里看到一條奇特的魚，這條魚身長1.5米，重約50千克，魚身下4片厚厚的魚鰭，很像能夠行走的四肢。不明所以的她畫了一張草圖，寄給魚類專家詹姆斯·史密斯。史密斯看后，無比困惑又激動萬分，他意識到，這條魚很像化石中一種3.5億年前出現，但傳說6500萬年前就已經消失的古老魚類——腔棘魚。史密斯還曾親自跟隨船隊出海尋找活著的腔棘魚，但以失敗告終。一直到1952年，印度洋科摩羅群島的漁民才找到一條完整的腔棘魚標本并將其交給了史密斯。這就是著名的從化石里重新活過來的物種——西印度洋矛尾魚。在那之后，人們還在印度尼西亞的蘇拉威西島發(fā)現了另一種活著的腔棘魚，并把它命名為印尼矛尾魚。

科學家們根據化石證據推測，腔棘魚可能用肺呼吸、用強壯的魚鰭在淺灘上行走，是見證魚類和兩棲類分道揚鑣的節(jié)點性生物。從1938年那次驚天發(fā)現開始，人們意識到，這種古老魚類至今尚存，而且模樣和它們幾億年前的祖先差別不大。

在幾十億年的時間里，生命之樹從生根發(fā)芽到開枝散葉，不斷生長。那為什么還會有腔棘魚這樣幾億年外表幾乎保持不變的生物存在呢？

所謂“活化石”，是對這些古老生物和進化過程的一種誤解。即便在腔棘魚身上，進化也從未停止。最顯著的區(qū)別是，化石中的腔棘魚留下了肺的痕跡，能離開水呼吸，依靠強壯的魚鰭在陸地上行走；而活著的這兩類腔棘魚，在發(fā)育過程中確實也出現了肺，但到成年后它們的肺就萎縮了直至失去功能，只能在海洋里靠鰓呼吸，而且棲息在幾百米深的深海海底。這樣看來，前者確實是魚類上岸生活的過渡物種，后者可能是在上岸過程中半途而廢的失敗者，或者上岸之后重新返回了海洋。

在微觀的基因序列層面，這種區(qū)別體現得也很明顯?；钪膬煞N腔棘魚有巨大的眼睛，能夠檢測微光，卻沒有分辨顏色的能力。相比現存的其他魚類，這兩種腔棘魚體內可以感受顏色的基因要么徹底消失了，要么退化得失去了生物學功能。這種特征和它們深海夜行的生活方式相匹配。當然，這種變化也應該是腔棘魚放棄岸上生活、重返海洋之后發(fā)生的。畢竟我們可以推測，那些在淺海生活、逐步上岸的腔棘魚的祖先應該有分辨顏色的需要。

所以真要排族譜的話，活著的這兩種腔棘魚應該是化石腔棘魚的遠房后代，而不是它們的孿生兄弟。在幾億年的時光中，腔棘魚固然在外觀上保持了相對的穩(wěn)定，但在我們不易察覺的細微之處，進化在持續(xù)發(fā)生。

其實仔細分析會發(fā)現，就連這兩種活著的腔棘魚之間也出現了明顯的差異。印尼矛尾魚通體深灰色，而西印度洋矛尾魚則是醒目的藍色。研究者們根據基因序列的差異，估計它們是在三四千萬年前分道揚鑣的。也就是說，在化石中的所有腔棘魚于6500萬年前滅絕之后，活著的腔棘魚仍然在持續(xù)發(fā)生變化和分叉。

在這個意義上，“活化石”這個詞應該從字典里被刪除才對。在生命之樹上，所有活著的生物都在努力求生，不存在一勞永逸的生存方式。

你只有不停奔跑，才能停在原地

這種生存伴隨著進化、停止進化就無法生存的生活方式，被生物學家們賦予了一個有點兒童話色彩的名字：紅皇后效應。它來自《愛麗絲夢游仙境》故事當中紅皇后的一句名言：“你只有不停奔跑，才能停在原地?！?/p>

假設環(huán)境保持不變，那么進化不光有方向，可能還有終點。但這個終點基本只是在理論上存在的，因為環(huán)境作為進化的外部約束條件，無時無刻不在發(fā)生變化。非生物環(huán)境的要素，比如溫度、濕度、大氣成分，它們的變化相對來說還是比較緩慢的。只要一種生物自身在持續(xù)進化，對于和這種生物共同生存的其他生物來說，就意味著它們面對的外部生物環(huán)境也在持續(xù)發(fā)生進化，這種變化的頻率和強度是非常驚人的。

我們用一個假想的例子，來演示紅皇后效應是如何發(fā)生的。在非洲草原上，獵豹追逐羚羊的生存游戲已經進行了幾百萬年。但是在獵豹的威脅下，羚羊并沒有滅絕，二者的數量也維持在一個大體穩(wěn)定的水平。

這種平衡就是紅皇后效應的產物。羚羊在獵豹的威脅下會持續(xù)發(fā)生微小的進化，可能跑得更快、更持久，從而可以甩脫獵豹；也可能在奔跑中學會了急停轉身，足以迷惑獵豹；甚至可能是變得皮糙肉厚，讓獵豹難以下咽，放棄把自己當成目標……羚羊身上發(fā)生的這些變化，反過來又作為生存壓力，驅動獵豹的持續(xù)變化，讓它們跑得更快、轉向更敏捷、牙齒更鋒利……這兩種進化的力量相互牽制，兩種生物看起來誰也奈何不了誰，但如果我們沿著時間軸做比較，就會看到兩種生物在以彼此為參照，持續(xù)進化。如同一場拔河比賽，看起來勢均力敵，場上沒什么顯著的變化，但實際上參賽人員都已經拼盡全力。

我們甚至可以想象，如果我們真能復活生活在百萬年前的獵豹，它們可能根本抓不到今天這批持續(xù)進化了百萬年的羚羊，只好餓肚子；而復活對象如果是生活在百萬年前的羚羊，它們在今天的獵豹爪下可能也堅持不了幾秒鐘。正是在紅皇后效應的永恒驅動下，地球生物才一刻不敢放松進化的腳步，從生命之樹的根部開始，一路生長分叉，開枝散葉。當然，地球生物奔跑的速度和方向可能各不相同，但“奔跑”本身才是不變的法則。

在紅皇后效應的驅動下，生物的進化并不總是越來越好，也可能是在原地繞圈圈。這種看起來原地繞圈的進化過程，其實特別好地說明了生物進化“活在當下”的特征。在每一個緊張的競爭和選擇時刻，生命的著眼點永遠都是此時此刻能夠活下來，能夠獲得繁殖后代的機會。

和生物一樣，人類社會也處在永遠的生存競爭和自然選擇之中。人們只有不停奔跑，才有可能停在原地，因為進化是一場永不停歇的冒險。唯一不變的是變化本身，這句話是生物世界的生存智慧，也是人類社會的生存智慧。