動物為什么沒有進(jìn)化出輪子？

海生

“從如此簡單的一個開始，生命進(jìn)化出如此多姿多彩的形式，而且步伐依然沒有停止?！边_(dá)爾文曾這樣描述進(jìn)化所產(chǎn)生的令人難以置信的生命形式的多樣性。

進(jìn)化之所以發(fā)生，是因為每一物種的每一個體都有著細(xì)微的差異。那些更適應(yīng)環(huán)境的個體更有可能生存下來并繁殖，向下一代傳遞它們的基因，因此那些對生存有利的特征就在整個種群中普及開來。假以時日，這個緩慢的過程就能創(chuàng)造出許多奇跡，比如巨無霸似的藍(lán)鯨、分工密切合作的蜜蜂以及自帶口袋的袋鼠，等等。

達(dá)爾文贊嘆進(jìn)化的無限可能性，但他從未提出過另一個大問題：如果大自然的進(jìn)化是無止境、無禁區(qū)的，那么為什么沒有進(jìn)化出帶輪子的動物呢？莫非進(jìn)化是有局限的，因而某些東西注定永遠(yuǎn)無法進(jìn)化出來？

帶輪子的動物只是一個典型的例子，還有很多其他例子。在2015年的一篇論文中，一位美國進(jìn)化生物學(xué)家羅列了32種進(jìn)化似乎從未產(chǎn)生過的特征組合，比如沒有食草的蛇，沒有會飛的植物，等等。

關(guān)于進(jìn)化到底有沒有禁區(qū)，目前科學(xué)家的意見分成有禁區(qū)和無禁區(qū)兩派。我們先介紹一下有禁區(qū)論者的觀點(diǎn)，再介紹無禁區(qū)論者的觀點(diǎn)。

進(jìn)化有禁區(qū)？

2007年，一篇關(guān)于進(jìn)化的論文同樣提出一個令人印象深刻的問題——“斑馬為什么沒有進(jìn)化出機(jī)關(guān)槍？”

論文中說，如果斑馬進(jìn)化出機(jī)關(guān)槍，它就可以隨時持槍擊退獅子的攻擊，這對它的生存豈不益處良多？但事實上它并沒有進(jìn)化出類似槍的東西。這是為什么？

該作者給出了一個回答。他說，復(fù)雜器官的進(jìn)化必須通過許多中間步驟一步一步來完成，而且要確保所有這些步驟都對生存有利，或者至少無害；就好比我們搭石過河，要確保每一塊放下去的石頭都能讓我們平安地踏上去。機(jī)關(guān)槍只有在作為完整的一支槍的時候才管用，而在此之前，作為一個沒有用處的器官，它只會白白消耗營養(yǎng)，增加斑馬生存的負(fù)擔(dān)，所以這樣的進(jìn)化是注定不可能實現(xiàn)的。

具體到動物身上任何類似輪子的構(gòu)造，還有另一個具體的困難：現(xiàn)實中的輪子由一根不動的軸和繞它旋轉(zhuǎn)的輪組成，動物如果進(jìn)化出輪子，不動的軸可以與身體連接，但旋轉(zhuǎn)的輪子呢？它上面的血管、神經(jīng)等怎樣與身體連接？這是一個難題。所以，輪子很可能是自然界中生物進(jìn)化無法接近的少數(shù)禁區(qū)之一，只能由我們?nèi)斯ぶ圃煲匝a(bǔ)自然之不足。

進(jìn)化無禁區(qū)？

進(jìn)化無禁區(qū)論者則傾向于認(rèn)為進(jìn)化無禁區(qū)。他們說，進(jìn)化是一個積累的過程，在這過程中，不僅生命的形式越來越多，越來越復(fù)雜，構(gòu)成有機(jī)體的“部件”也在由少到多、由簡單到復(fù)雜進(jìn)化。當(dāng)“部件”少而簡單的時候，能組裝出來的生命形式少而簡單，當(dāng)“部件”多而復(fù)雜的時候，由它們組裝出來的生命形式也多而復(fù)雜。隨著時間的推移，“部件”越來越多，越來越復(fù)雜，所以任何生命形式（比如帶輪子的動物、帶機(jī)關(guān)槍的斑馬），只要假以時日，都可以在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生。生物進(jìn)化是宇宙中最無止境的過程之一，它的顯著特點(diǎn)是能夠產(chǎn)生無限的多樣性，大自然還遠(yuǎn)沒有窮盡所有可能的生命形式。

他們反駁進(jìn)化禁區(qū)論者說，關(guān)于進(jìn)化，只有你想不到的，沒有它做不到的。舉個例子。假如我們是生活在大約4.5億年前奧陶紀(jì)時期的進(jìn)化生物學(xué)家，我們絕對想象不出后來進(jìn)化出來的一些東西，比如花朵和飛鳥等，因為那時的生命形式太簡單、太有限了，只有三葉蟲之類的簡單海洋生物。在“所持者狹”的情況下，我們確實很難認(rèn)識到進(jìn)化的無窮潛力。幾百萬年以后的生物學(xué)家同樣要嘲笑今天的進(jìn)化禁區(qū)論者。

也許偏見限制了我們的想象

此外，進(jìn)化無禁區(qū)論者還認(rèn)為，禁區(qū)論者口中的很多“不可能”，也可能來自我們自身知識有限或者先入為主所帶來的偏見。

關(guān)于知識有限所帶來的偏見，可以舉一個例子。一直以來，人們都認(rèn)為所有的蜘蛛都是食肉動物。然而在2009年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種名為“吉卜林巴希拉”的蜘蛛，這種蜘蛛主要以植物為食。

關(guān)于先入為主的偏見，我們以不存在吃草的蛇為例。事實上，在進(jìn)化的歷史中，許多動物在吃肉和吃素之間來回轉(zhuǎn)換。大熊貓就是這樣一個例子。雖然它現(xiàn)在以竹子為食，但它的祖先是食肉動物，大熊貓的內(nèi)臟至今都還沒有完全適應(yīng)吃植物。如果說，到目前為止，還沒有發(fā)現(xiàn)一種蛇是吃草的，這可能只意味著，蛇的身體構(gòu)造特別適合食肉，或者也可能只是一個巧合，譬如蛇的近親是蜥蜴，而據(jù)我們所知，許多蜥蜴是食草動物。

總結(jié)進(jìn)化無禁區(qū)論者的觀點(diǎn)：進(jìn)化無禁區(qū)。任何復(fù)雜的身體構(gòu)造，如帶輪子的動物、“持槍”的斑馬等，都可以在大自然中產(chǎn)生，條件是給進(jìn)化足夠長的時間。

非不能也，是不為也

如果你覺得進(jìn)化無禁區(qū)論者的上述觀點(diǎn)太樂觀了，怪他們盡開空頭支票（你可以問“什么叫時間足夠長呢？以地球45億年的歷史，還不算足夠長嗎？”），那么下面一個謹(jǐn)慎保守一點(diǎn)的觀點(diǎn)還可供你參考。

這個觀點(diǎn)還是堅持進(jìn)化無禁區(qū)，但同時又認(rèn)為，大自然不太可能進(jìn)化出輪子、機(jī)關(guān)槍這類的身體構(gòu)造；不過呢，不是因為它們是禁區(qū)所在，而是因為實現(xiàn)這些身體構(gòu)造的功能，進(jìn)化有更好、更簡單的策略。一句話，非進(jìn)化不能也，是不為也！

以輪子為例。我們受益于輪子的好處是，它可以載著我們跑得更快、更省力；人們期望動物進(jìn)化出輪子，意圖也無非如此。但試想一下，跑得更快、更省力非得通過輪子來實現(xiàn)嗎？通過翅膀來實現(xiàn)豈不更省事？至于翅膀嘛，那是進(jìn)化早就實現(xiàn)了的東西。

退一步說，就算一定要通過在地面滾動來旅行，那么把整個身體縮成一個球，也同樣能完成輪子的目的。很多動物，譬如某些蜘蛛，就善于把身體縮成一個球，之后用肢體推動，在地面滾動。而且相對輪子而言，球的自由度更大，更靈活，而輪子卻很容易在不平坦的地面卡住或摔倒。再說，在自然界中，平坦的表面畢竟罕見。凡此這種，為了實現(xiàn)跑得更快、更省力的目的，進(jìn)化實在沒有理由青睞輪子，它有更好的解決方案。

斑馬沒有進(jìn)化出可以擊退獅子進(jìn)攻的機(jī)關(guān)槍，也可以做類似的解釋。在自然界中雖然沒有“持槍”的斑馬，但類似槍的射彈武器也并非沒有。用水作為投射武器的箭魚，用沙子作為投擲武器的蟻獅，都是這方面的例子。不過，其共同點(diǎn)是它們都是食肉者，而現(xiàn)在所談?wù)摰陌唏R是食草者。它們與獅子的關(guān)系，也只是避免被獅子吃掉而已，不是為了生存而吃獅子，因此能快速逃跑就夠了，所以進(jìn)化就沒必要再為斑馬設(shè)計一種類似槍的投射武器了。

（郭晉薦自《大科技》）