史無前例的進化速度！不到40年就從肉食動物變成了能吃素的

七君

原本“祖宗18代”都無肉不歡，但是在短短40年不到的時間里，它們就開始轉向素食，甚至為了吃素而長出了全新的身體結構。這次，我們就來聊一聊一種能快速演化適應環(huán)境的生物——意大利壁蜥。

克羅地亞附近的 Pod Kopiste島（左）的5對意大利壁蜥被帶到了波德-馬卡魯島（Pod Mrcaru）上，并且開始向吃素演化

意大利壁蜥（Podarcis siculus）是一種很小的爬行動物，體長只有13厘米不到。它們的老家在歐洲地中海地區(qū)，是肉食動物，最愛吃的是各種節(jié)肢動物，比如昆蟲。因為長相可愛而且數(shù)量驚人，它們不僅被當成寵物，還是研究者的重要實驗對象。

但誰能料到，這種看起來只會眨巴眼睛的小東西敢和達爾文的經(jīng)典演化理論對線，在短時期內(nèi)無中生有地長出了新的身體結構，走上了類似胖達一樣的葷轉素的演化道路。

事情要從1971年說起。那一年，美國馬薩諸塞大學的生物學家 Duncan Irschick 和同事們來到了克羅地亞做項目。他們在亞得里亞海南部的Pod Kopiste 島上抓了5對意大利壁蜥，然后帶到了附近的波德-馬卡魯島（Pod Mrcaru）上。

不過，意外出現(xiàn)了。

克羅地亞獨立戰(zhàn)爭爆發(fā)。這場戰(zhàn)爭前前后后打了大概20年，直到90年代中期才徹底結束。由于戰(zhàn)爭，研究者們不得不中斷研究，把蜥蜴留在島上。

這個人類社會的意外卻帶來了演化的意外。

2004年，克羅地亞恢復了波德-馬卡魯島的旅游業(yè)，研究者們得以登島取回當初的實驗品。一開始，研究者們不確定當初的蜥蜴?zhèn)冞^得好不好，甚至不知道它們是否還健在。但是島上的景象讓他們大吃一驚。

Irschick 回憶道：“島上全是蜥蜴?！边@原本不是什么大事兒，因為波德-馬卡魯島有自己的蜥蜴品種：達爾馬希亞壁蜥（Podarcis melisellensis）。可是對波德-馬卡魯島蜥蜴的基因分析顯示，這些蜥蜴里沒有任何一條是達爾馬希亞壁蜥，而全是當初的那5對意大利壁蜥的后代。

這些研究者還發(fā)現(xiàn)了另一樁驚人的事：這些食肉蜥的五千多個后代現(xiàn)在全部都能吃素了。要知道在這些蜥蜴的老家Pod Kopiste島上，素食僅僅占微不足道的部分（7%不到）。但是波德-馬卡魯島上的意大利壁蜥不但能吃素，還很能吃：素食在春天占它們口糧的34%，夏天則變成了主食，達到了61%。

反芻動物牛的消化道（粉）很大

在大多數(shù)生物學家眼中，吃肉的動物突然能夠吃素，而且能消化超難分解的纖維素和木質(zhì)素是一件不可思議的事，因為地球上只有極少數(shù)微生物（如白腐菌）能夠分解這些復雜的有機聚合物。

石炭紀（約3億年前）那會兒就是因為沒有任何生物能分解植物，才讓無法腐爛的植物尸骸在地下慢慢變成了煤炭。而現(xiàn)在地球上的動物也無法直接消化植物纖維，牛馬等食草動物都需要借助微生物發(fā)酵，因此需要長出一個充當發(fā)酵罐的巨大消化道。

因為這一點，許多研究者曾認為，要從吃肉轉吃素就必須長出更大的身體，這樣才能容納更大的腸胃。此外，能吃素的動物的體溫還需要達到微生物活躍所需的高溫?？傊诔运厍耙L成碳基培養(yǎng)皿的樣子，這兩個條件對于變溫動物蜥蜴來說十分苛刻。

那么，這些意大利壁蜥為什么突然能夠消化素食了呢？原來，它們長出了祖先所不具備的腸道結構——回盲瓣。回盲瓣這個結構是一種括約肌肌肉閥，它可以調(diào)節(jié)食物的消化速度，讓腸道細菌有充分的時間對植物進行發(fā)酵，使其轉化為蜥蜴能吸收利用的脂肪酸。

回盲瓣本身并不是演化中的新產(chǎn)品，但在壁蜥家族中卻很罕見。實際上在意大利壁蜥所屬的有鱗目蜥蜴中，只有不到1%的物種具有回盲瓣。雖然其他脊椎動物，比如胖達曾有食肉轉食素的記錄，但有鱗目蜥蜴很少發(fā)生這樣的事。

也就是說，意大利壁蜥在至多30代、37年的時間里，演化出了一個嶄新的身體結構，并從食肉改為食素。Irschick 打了個比方：這就好比人類在幾百年內(nèi)長出了一條新的闌尾（闌尾原本的功能是植物發(fā)酵罐）。

為了吃素，它們的身體不但長出了新的括約肌，還把處理植物的工作“外包”給了配套隊友：一肚子的“蠱”。實際上，波德-馬卡魯壁蜥的腸道里充滿了能消化植物纖維的細菌和線蟲，但是它們老家的同品種蜥蜴卻沒有，這也是令人嘖嘖稱奇了。

當然了，為了更好地“吃草”，這些蜥蜴的頭也變得更大更寬，身體也像理論預測的那樣變大了。

這些研究者評論道，一般來說，要完全改變食性需要數(shù)百萬年的時間。但是這些蜥蜴只花了40年不到的時間就適應了環(huán)境，這可以說是十分離奇了。Irschick 說：“這種演化速度是史無前例的?！奔幽么篼溂獱柎髮W的生物學家Andrew Hendry 也表示了贊同：“這種變化非常驚人?！?/p>

身體的變化也帶來了行為和群體結構的變化。由于不需要再追擊獵物，它們的后腿變得短，速度也變慢了。再者，現(xiàn)在大家都愛吃“草”，而植物在島上很多，這些蜥蜴的領地意識減弱了，也住得更近了，它們生出了更多小小蜥蜴，讓種群密度變得很高。

闌尾的位置

意大利壁蜥身體的變化也打破了當?shù)氐纳鷳B(tài)平衡。在意大利壁蜥轉向素食的過程中，這個島上原本的蜥蜴群落卻被徹底擊敗。雖然研究者們并不知道這個過程是如何發(fā)生的，但是現(xiàn)在外來的蜥蜴完全占據(jù)了本地蜥蜴的棲息地。

這項驚人的研究發(fā)表在2008年的《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。這個發(fā)現(xiàn)也改變了研究者們對演化的認識。這篇論文指出，快速演化或許是一種普遍現(xiàn)象，而非傳統(tǒng)達爾文主義所認為的那樣，是一種罕見特例。

可是，40年就能進化成吃素的家伙未免也太能屈能伸了吧？到了葷菜往臉上懟的地方，它們還能這么淡定嗎？

有研究者開始琢磨，如何讓這些小家伙“破戒”并重新開始吃肉。他們的實驗結果再一次讓研究者們驚掉了下巴。

2010年，比利時安特衛(wèi)普大學的研究者 Bart Vervust 和同事發(fā)表了他們做的一系列實驗。在15周里，他們給抓來的波德-馬卡魯島意大利壁蜥投喂節(jié)肢動物（比如昆蟲），看看它們的身體會不會出現(xiàn)變化。除了“肉”以外，這些壁蜥吃不到任何素菜。

結果，這些蜥蜴的腸道變短了，回盲瓣甚至直接消失了。原來對于意大利壁蜥來說，這回盲瓣是可以任意開關的啊。

實際上，回盲瓣“召喚術”對于意大利壁蜥來說可能只是一種不值一提的小技能。它們極強的適應能力早就得到了各種研究。比如，意大利壁蜥雖然來自又干又熱的地中海地區(qū)，但它們居然能夠適應紐約長島零下20攝氏度的冬天，并且擴散到了北美的許多地方。

這是因為它們可以進行進階版本的冬眠：讓體內(nèi)的水直接進入過冷（低于冰點）狀態(tài)而不結冰，通過這種“整機保護模式”直接睡過冬季。它們還善于學習。2018年發(fā)表在《生物學報》（Biology Letters）上的一項研究發(fā)現(xiàn)，它們不但能套用同種蜥蜴的經(jīng)驗，甚至能從不同物種的蜥蜴身上學習，找到藏有食物的塑料盒子，并打開蓋子取出食物。

這樣看來，已經(jīng)忘記肉味只會暴啃竹竿的胖達君要努努力了呀，吃素的動物頭大肚子圓體溫高，看來吃素不能減肥咯！

意大利壁蜥（Podarcis siculus）

（本文經(jīng)授權轉載自“把科學帶回家”公眾號，有刪節(jié)）