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時(shí)空中的生命變奏

作者：梁前進(jìn)《光明日?qǐng)?bào)》（ 2021年11月25日 16版）

??日前,，一則有關(guān)非洲象的研究引起了公眾的關(guān)注：調(diào)查發(fā)現(xiàn),，非洲象中無(wú)象牙的雌性個(gè)體增多了。研究人員猜測(cè),，這或許是人類盜獵象牙帶來的影響,。雖然這一猜測(cè)還有爭(zhēng)議，但也讓大家意識(shí)到：地球上的生命形態(tài)遠(yuǎn)非“完美”到難以改變的程度,，演化一直持續(xù)著,，此時(shí)此刻就在發(fā)生。人們不禁會(huì)問：人類活動(dòng)會(huì)在多大程度上影響其他生物的演化,？人類自身會(huì)向何處去？又應(yīng)有什么作為,？

　　生物演化的時(shí)間尺度

??生物的演變有緩速,、中速和快速之分。

??緩者如活化石物種,，可延續(xù)上千萬(wàn)年,，其同時(shí)代其他類群早已滅絕，獨(dú)有它們生存至今并適應(yīng)現(xiàn)代生態(tài)環(huán)境,，形態(tài),、結(jié)構(gòu)或生理變化很小。例如出現(xiàn)于寒武紀(jì)的腕足類動(dòng)物海豆芽,，經(jīng)歷5億多年的歷史未發(fā)生顯著變化,，就是典型的“活化石”。

??馬是中速演變的代表,。5600萬(wàn)年前（始新世）在北美洲出現(xiàn)的始祖馬(始馬)個(gè)頭只有狗那么大,，其背呈彎弓形而具有前三、后四的趾頭數(shù),；中間經(jīng)歷中馬,、原馬、上新馬階段，在400萬(wàn)年前出現(xiàn)了現(xiàn)代馬（真馬）——它四肢修長(zhǎng),，體格高大,，具單趾、硬蹄和流線型的軀體,，能適應(yīng)草原生活及遼闊環(huán)境中長(zhǎng)途,、快速奔跑等。

??進(jìn)化快者如大洋洲的有袋類動(dòng)物,，它們出現(xiàn)于白堊紀(jì),，僅經(jīng)過五、六千萬(wàn)年便發(fā)展出多種類型,。參比這個(gè)速度可以看出,，從爬行動(dòng)物到鳥類、從猿到人,，特別是人類的演化均屬于快速進(jìn)化,。

??以人類壽命的尺度來衡量，生物演化的速度確實(shí)稱不上快,，一種性狀的出現(xiàn)到形成穩(wěn)定的遺傳,，可能需要幾百年、幾千年,，甚至千萬(wàn)年,。但從人類出現(xiàn)后，演化的速度大大提升了——人類的干預(yù)可以在千年尺度,，甚至短短百年,，顯著改變生物類型的多樣性。

??金魚的演化就是很好的例證,。金魚起源于我國(guó),，于1502年傳到日本，于17世紀(jì)起出現(xiàn)在歐洲,，之后出現(xiàn)在美國(guó),，隨后遍及世界各地。早在1954年,，我國(guó)科學(xué)家陳楨就指出：任一金魚品系均可與野生的鯽魚雜交,，產(chǎn)生具有正常繁育能力的后代。這意味著,，金魚不是一個(gè)獨(dú)立的種屬,，它的祖先很可能是鯽魚——不同物種之間會(huì)出現(xiàn)生殖隔離現(xiàn)象，很難繁育后代,。

??日本科學(xué)家用金魚和野生鯽魚的血清沉淀反應(yīng)驗(yàn)證了這一結(jié)論——猶如“滴血認(rèn)親”,，其科學(xué)原理是抗原抗體反應(yīng)。中國(guó)科學(xué)家也有類似的研究，福建農(nóng)林大學(xué)教授張積森等就發(fā)表了在基因組學(xué)水平上證明金魚由野生鯽魚演化而來的研究成果——具體來講,，金魚是由野生紅鯽和黃鯽經(jīng)一段人工養(yǎng)殖的過程而演變來的,。從分類地位上講，金魚仍屬于鯽魚種,，是該物種下的多種品種或品系,。

??結(jié)合歷史來看，金魚的誕生和演化與人類息息相關(guān),。我國(guó)史料中金魚的最早記錄出現(xiàn)在晉朝時(shí)期,，此后大量出現(xiàn)在唐、宋,、明,、清各朝代以及近、現(xiàn)代其他時(shí)期的文獻(xiàn)資料和繪畫藝術(shù),、陶瓷作品和詩(shī)歌詞等藝術(shù)作品中,。鮮艷的紅色，是金魚馴化標(biāo)志基因的產(chǎn)物,。有史料記載,，最早的紅黃金魚現(xiàn)身于南北朝時(shí)期的廬山地區(qū)，被視為珍品,。隨著佛教由印度傳入我國(guó),，“放生”的習(xí)俗為金魚營(yíng)造了良好的生存條件——金魚在民間鮮有飼養(yǎng)的數(shù)百年間，除了放養(yǎng)池外基本的生活條件是大自然,，形態(tài)改變不大,，怕人等野性沒有消失，主要類型是剛開始從野生鯽魚“脫胎”的金鯽魚,。金鯽魚在自然界、放養(yǎng)池中進(jìn)化,，至南宋普及于民間,，其背景是農(nóng)業(yè)、手工業(yè)的快速發(fā)展,。

??從金魚的例子可以看出,，人類的活動(dòng)可以增加物種的多樣性。這是因?yàn)槿祟惖姆庇軌驗(yàn)槲锓N提供適于中性變異的環(huán)境——進(jìn)化理論中把對(duì)生存影響不大或沒有影響的變異稱為中性變異,，是造成多樣性的動(dòng)力之一,。換句話說，這些由遺傳變異引發(fā)的多種多樣的身體結(jié)構(gòu)和身體功能的改變(例如顏色,、眼睛大小等變異)都不至于嚴(yán)重影響該物種的生存,，因此，在人工營(yíng)造的優(yōu)越環(huán)境下，生存競(jìng)爭(zhēng)放緩,，這些變化就有足夠的機(jī)會(huì)穩(wěn)定下來,，甚至逐漸分化出不同的品種。與“純自然”的選擇不同,，人工育種產(chǎn)生新類型可在一兩代或少數(shù)幾代就見效——雖然形成能在自然界自我延續(xù)的生殖隔離物種并不容易,。

　　人類活動(dòng)為演化“加速”

??金魚從出現(xiàn)到成為新品種，用了幾百年,。但人類社會(huì)進(jìn)入工業(yè)化后,，隨著人口的增加、生活和生產(chǎn)能力的增強(qiáng),，人類對(duì)環(huán)境干預(yù)的力度和范圍迅速擴(kuò)大,，自然界生物物種更快地改變其演化秩序和格局的現(xiàn)象成了必然。

??19世紀(jì)中葉,，英國(guó)曼徹斯特地區(qū)棲息于淺色樹干上的樺尺蛾,，其淺灰類型因與環(huán)境色彩一致而不易被敵害（鳥類）發(fā)現(xiàn)。在此地建立工業(yè)區(qū)后,，煙塵等污染物不斷進(jìn)入林區(qū),，樺木樹干上的地衣死亡，露出深色樹皮,，淺灰色樺尺蛾的體色與環(huán)境顏色反差驟顯,，極易被天敵捕食，而原本數(shù)量很少的深黑色類型發(fā)展成了優(yōu)勢(shì)群體,。這就是達(dá)爾文報(bào)道的著名的“工業(yè)黑化”現(xiàn)象,。這一顯著演化格局僅僅在一百多年時(shí)間內(nèi)形成?！肮I(yè)黑化”是達(dá)爾文基于自然選擇理論的生物進(jìn)化論的典型實(shí)證,，也恰好是人類發(fā)展（工業(yè)生產(chǎn)）融入自然環(huán)境、改變生物格局的典型例子,。

??人類社會(huì)進(jìn)入工業(yè)化后,，生物類群的急驟變化在幾代人的時(shí)間跨度內(nèi)即很明顯——穿山公路兩側(cè)懸崖上的烏鴉演化出將堅(jiān)果拋在路上等待汽車碾壓后坐享果仁的行為能力，生活區(qū)附近的鳥類打破原有取材規(guī)律使用塑料繩等人造纖維構(gòu)筑巢穴……這些例子都直接反映了人類影響下環(huán)境變遷與生物演變的關(guān)系,。

??這種影響理論上說應(yīng)是雙向的,。但回顧歷史，我們不得不承認(rèn),，很多影響是負(fù)面的,，最嚴(yán)重的是物種類型的消失（滅絕）。在2012年世界自然保護(hù)聯(lián)盟發(fā)布的63837個(gè)被評(píng)估瀕危物種中,，已滅絕的有801個(gè),，野外滅絕的有63個(gè),，嚴(yán)重瀕危的有3947個(gè)。

??一只名叫“喬治”的1米多長(zhǎng),、90多千克重的象龜,，被認(rèn)為是平塔島象龜已知的最后一個(gè)個(gè)體，2012年死亡后,，這一物種滅絕了,。記載和研究表明，平塔島象龜驟減到只剩孤獨(dú)“喬治”,，跟野山羊破壞島上的植被直接相關(guān),。根據(jù)分析，其種群數(shù)量下降主要發(fā)生在1788年~1868年間,。其時(shí)為太平洋捕鯨期間,，獵鯨者和定居者對(duì)食物資源進(jìn)行過度開采，并引進(jìn)外來物種（山羊,、豬和嚙齒動(dòng)物等）,，導(dǎo)致象龜?shù)穆押陀左w被大規(guī)模捕食，棲息地植被遭到毀滅性破壞,。達(dá)爾文并沒有想到這一天,。他曾于1835年到達(dá)加拉帕戈斯群島，地理隔離造就的生物類型巨大差異給他印象很深,。離開時(shí),，他還曾把啃食完后剩余的龜殼扔進(jìn)海里。

??但同樣的,，人類也有望在一定程度上逆轉(zhuǎn)被擾亂的自然格局,。在智利加拉帕戈斯國(guó)家公園的努力下，瀕臨滅絕的巨龜在2015年已經(jīng)恢復(fù)至約1700只,，多樣性顯著增加,。近年來，我國(guó)東北虎豹的保護(hù)在以北京師范大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)為代表的生物多樣化保護(hù)工作者的努力下,，也已經(jīng)產(chǎn)生可喜的成就,，虎豹數(shù)量大大增加；“互聯(lián)網(wǎng)+”新技術(shù)用于保護(hù)區(qū)的監(jiān)管,，更顯示了我國(guó)生態(tài)保護(hù)科研的先進(jìn)性,。

　　人類的演化從未停止

??前面說了那么多其他生物,，現(xiàn)在,，我們說回到人類。人類演化是生物界最快的演化之一,，這很大程度得益于大腦和智力的發(fā)展,。

??早在19世紀(jì),，達(dá)爾文就提出了人猿共祖思想——人與現(xiàn)代的類人猿具有很近的親緣關(guān)系和共同的祖先。

??據(jù)推測(cè),，大約6500萬(wàn)年前,，一顆寬度達(dá)到大約16千米的巨大隕石撞擊墨西哥尤卡坦半島地區(qū)，長(zhǎng)期的灰霾籠罩造成氣候改變,、動(dòng)植物死亡,，地球上包括恐龍?jiān)趦?nèi)的三分之二動(dòng)物物種滅絕。爬行動(dòng)物時(shí)代結(jié)束了,。原始的哺乳類動(dòng)物迅速進(jìn)化出較高等的類型,。

??大約5000多萬(wàn)年前，從快速進(jìn)化的低等靈長(zhǎng)動(dòng)物原猴類中分化出高等靈長(zhǎng)類(猿猴類,，如獼猴,、金絲猴等)。猿類演化到2600萬(wàn)年～2800萬(wàn)年前,，產(chǎn)生了具有某些類人猿性狀的埃及猿,特別是后來的森林古猿（2300萬(wàn)年～1000萬(wàn)年前）在亞洲,、歐洲、非洲都有分布,。這些古猿均生活在樹林之中,，以四肢行走，攀樹生活,。在約1000萬(wàn)年前至約380萬(wàn)年或200多萬(wàn)年前,，產(chǎn)生了臘瑪古猿和南方古猿。南方古猿是最早的人種,，此后經(jīng)歷能人,、直立人發(fā)展到智人。現(xiàn)代的人類種族就是晚期智人適應(yīng)不同地區(qū)環(huán)境分化的結(jié)果,。

??人類因祖先充分的樹棲生活,，發(fā)展了立體視覺、相對(duì)直立的體軸,、發(fā)達(dá)的四肢和可以對(duì)握的手指等,，在偶遇環(huán)境巨變、林地退縮時(shí)已經(jīng)具備直立行走,、靈活獲取生活資源的能力或潛能,。生物的發(fā)育是一個(gè)有限潛能發(fā)揮的結(jié)果，人類的大腦,、智力的發(fā)展與體格發(fā)育的幼態(tài)持續(xù)相協(xié)調(diào)——祖先幼年特征持續(xù)到人類的成年（通俗地講,，就是成熟得比“兄弟”靈長(zhǎng)類晚），使得智力等高級(jí)功能獲得較長(zhǎng)期的發(fā)展余地（青春期很長(zhǎng)）,。

??人類文明出現(xiàn)以來,，人類作為一個(gè)物種一直非常穩(wěn)定,，甚至有人類的演化已經(jīng)“結(jié)束”的說法。但事實(shí)并非如此,，人類一直在演化,，其某些環(huán)節(jié)的演化速度甚至有所提升。

??若地球上發(fā)生巨大變化（如地殼運(yùn)動(dòng)等）,，大規(guī)模的生物絕滅（集群絕滅）就可能發(fā)生,。原獨(dú)占鰲頭的強(qiáng)大物種的滅絕，就等于為后來適宜的物種騰出了生存位置（生態(tài)位）,。這里包含了與達(dá)爾文所描述的物種漸變有別的“間斷性”生物進(jìn)化現(xiàn)象,。在這篇文章中我們沒有太多篇幅對(duì)其做過多討論。

??我們主要討論一下物種漸變,。我們知道,，影響生物進(jìn)化的基本因素包括遺傳、變異和自然選擇等,。生物體內(nèi)遺傳物質(zhì)（基因）的變化（突變）,、適者生存的自然選擇作用、生物從一地遷往另一地以及小的隔離群體基因頻率飄忽不定的波動(dòng)（漂變）等,，都會(huì)影響生物進(jìn)化的方向,。如果基因的變化“不痛不癢”（即前面提到的中性變異)，不對(duì)生物生存形成威脅,，那么它偶爾造成的新的生命形態(tài)或功能也有機(jī)會(huì)發(fā)展成為一種優(yōu)勢(shì),，這就是中性進(jìn)化。

??人類進(jìn)化其實(shí)一直在“不知不覺”中發(fā)生,，人們已經(jīng)觀測(cè)到不少這樣的例子,。

??例如，研究發(fā)現(xiàn),，越來越多的人手臂上多出了一條動(dòng)脈,。這條動(dòng)脈叫正中動(dòng)脈，它本來是胚胎循環(huán)中的重要血管,，能將身體里的血液送到胚胎的前臂以及手部,。大部分嬰兒在降生8周左右，正中動(dòng)脈就會(huì)逐漸消失,?？山粋€(gè)多世紀(jì)以來，保留這條動(dòng)脈的成人卻在明顯增多——19世紀(jì)末期這種變異的發(fā)生率維持在10%左右,，然而目前發(fā)生率已提高到了30%,。有推測(cè)認(rèn)為，這是適應(yīng)了人類手部的動(dòng)作越來越多,、越來越精細(xì),，需要更多血液供應(yīng)的發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)然,，這在很大程度上還是邏輯歸因,，或是一家之言，對(duì)這一現(xiàn)象的遺傳基礎(chǔ)剖析還需深入,。

??也有越來越多的人體內(nèi)多出了一塊小骨頭——豆骨,。這塊骨頭在膝蓋的后側(cè)，因?yàn)樗坪跤锰幉淮?，擁有的人并不多,。資料顯示，20世紀(jì)初期只有11%的人膝蓋中有豆骨,，而到了2018年就上升到40%左右,。有推測(cè)認(rèn)為，這可能是為了適應(yīng)近百年中人類平均體重,、身高不斷增加,，導(dǎo)致體內(nèi)骨骼承受更大壓力，需要更多骨骼來分擔(dān)的需求,。也就是說,，原處于“中性”地位的豆骨被重新選擇了。

??這些演化過程是好是壞,，很難一概而論,。就如豆骨，它的出現(xiàn)在分擔(dān)壓力的同時(shí),，也會(huì)造成膝蓋的受力失衡,，加劇軟骨損傷，甚至誘發(fā)關(guān)節(jié)炎等問題,。

??但可以肯定的是,，人類的演化一直在發(fā)生著——環(huán)境的變化、人類自身的遺傳變異和生活方式的改變等因素,，都會(huì)真實(shí)地作用在我們身上,。

??根據(jù)“蓋雅學(xué)說”，地球演變的核心和主要調(diào)控者是生物,，而在地球生物化學(xué)循環(huán)的核心要素中,，人類的作用越來越具主導(dǎo)性。人類活動(dòng)已具備改造自然的力量,，這種改造又會(huì)反過來影響人類自己,，我們需要采用合理的甚至有節(jié)制的方式參與自然建設(shè)。人類只有與自然界和其他物種協(xié)同演化,、“合作共贏”才有機(jī)會(huì)良性發(fā)展下去,。

??讓我們?cè)倩氐侥莻€(gè)終極問題：人類將如何演化,？這里給不出肯定的答案，但你我手中有一定程度的主導(dǎo)權(quán),，至少是影響力,。該怎么做？答案就在你我身上,。

??（作者：梁前進(jìn),，系北京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授）

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