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1 # 那年代的那時
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2 # 造就
科學家兼科普作家斯蒂芬·傑伊·古爾德(Stephen Jay Gould)有一句名言:假如你“重播生命的錄影帶”,讓一切重來一遍,那麼最終的結果將是非常不同的。換句話說,他認為進化並不是預先確定的;相反,進化取決於外界和客觀環境。
在小的時候,喬納森·洛索斯(Jonathan Losos)受到了這種觀點的影響。但在長大成為一名進化生物學家之後,他自己的研究成果似乎反駁了進化完全出於偶然的說法。在《不可能的命運:天意、機會和進化的未來》(Improbable Destinies: Fate, Chance, and the Future of Evolution)一書中,洛索斯決定探討這樣一個問題,即生物進化的命運在多大程度上是預先確定的,或者它是否是特定環境下的奇異結果。
近日,科技媒體網站The Verge採訪了洛索斯,他談到了存在競爭關係的進化理論,進化的實驗研究,以及這一切對外星生命意味著什麼。
以下是訪談實錄,內容有刪減:
是什麼促使你想要寫這本書?跟我說說你自己的研究工作是如何為這項決定提供支援的。
洛索斯:我是一名進化生物學家,我的整個學術生涯都是在研究進化,尤其是蜥蜴的進化。事實證明,蜥蜴是研究進化理論的一個絕佳物種:它們已經存在了很長時間,它們多種多樣,而且人們已經以多種不同的方式對它們進行了研究。我研究的那一種蜥蜴是分佈在加勒比海島嶼上的安樂蜥(anoles),它們呈現出一種十分不尋常的模式。這些蜥蜴在四個大型島嶼上獨立進化,卻出現了或多或少相同的性狀,這是一種極其不尋常的現象。
喬納森·洛索斯
古爾德非常有說服力,他是一位傑出的作家。但在某些方面,我研究的蜥蜴就像是進化歷史的重演。我們沒法回到過去,但透過研究不同島嶼上的蜥蜴,我們看到的東西似乎與古爾德所說的正相反。我過去差不多是站在古爾德那一邊,我把自己的研究成果看成是證明這一規則的罕見例外情況。我不得不說,這引起了一些內在衝突,因為其他人開始把我的成果引用為反對古爾德觀點的證據,這讓我出現了一些認知失調。
洛索斯:在支援古爾德觀點的研究中,我最喜歡的例子是扁喙的鴨嘴獸。很多人會拿扁喙的鴨嘴獸來打趣,說它們是身體零部件的可笑大雜燴,而且這種動物只存在於澳洲的部分地區,其他地方則見不到。然而,事實上,鴨嘴獸非常不可思議地適應了自己的生活!它們的喙能夠檢測水中的電流,因此它們可以偵知小龍蝦的運動,因為這些運動會產生細微的電流。
其他星球上的生命看上去不太可能像地球上的生命
所以,鴨嘴獸非常好地適應了澳洲東部的溪流,但它們佔據的這種棲息地在世界各地都有,北美洲有,我的家鄉聖路易斯也有。如果進化是可以預測的,如果暴露於特定環境應該一次又一次地產生相同的適應性,那麼我們應該在世界各個地區都能看到扁喙的鴨嘴獸。這是我最喜歡的例子,世界上有很多的動物都適應了自己的生活方式,但它們卻沒有出現在其他地方。所以,我認為這支援了古爾德的觀點,即歷史的巧合以這樣或那樣的方式引領著進化。
不過,反面的證據又是怎樣的呢?
洛索斯:另一方面,也有很多例子表明,親緣關係很遠的物種進化出了相同的適應性,這似乎支援了自然選擇一次又一次青睞於相同結果的觀點。如果我們考察一下世界上游速最快的海洋捕食者——比如說,我們比較一下鯊魚和海豚——就會發現它們的外形看起來非常相似。在水中快速移動存在一種最佳方式,那涉及擁有一個流線型的身體,並讓推進力從身體後端發出。這就是為什麼海豚、鯊魚和一些海洋爬行動物進化出了非常相似的外形。毫無疑問,在某些例子中,自然選擇的作用是如此強大以及如此青睞於同一種結果,以至於不同的動物會進化出相同的性狀。
洛索斯:實驗生物學是一個激動人心的領域,人們在實驗室中利用快速演變的生物體進行實驗,從而實時研究進化。有一項奇妙的研究始於30年前,來自密歇根州立大學(MSU)的科學家裡奇·蘭斯基(Rich Lenski)把大腸桿菌放入皮氏培養皿,並把它們置於一種不太適宜的環境當中。他設定了12個培養皿,其中裝的都是相同大腸桿菌的克隆體。然後,他讓這些大腸桿菌獨立進化。這個實驗已經持續了30年,培養的大腸桿菌達到了7萬代,這讓我們得以驗證一個想法,即相同環境下的種群是否會進化出相同的適應性。
實驗結果引人入勝,它們表明在大多數情況下,這些種群的確進化出了相同的適應性。大腸桿菌變得更擅於攝入食物,觀察它們是如何做到的,你會發現它們採用了相同的方法,各個例項之間存在很多的重複性。
然而,實驗結果同樣表明,這些大腸桿菌偶爾也會做一些非常不同的事情。在蘭斯基的大腸桿菌實驗中,有一個種群進化出了一種完全不同的適應性,其密度10倍於其他任何一個種群。因此,這清楚地表明,儘管在相同的環境下進化常常以相同的方式進行,但偶爾也會出現非常不同的情況。
在做這些實驗時,科學家選取的最大或最複雜的生物是什麼?
洛索斯:最大的生物體大概是果蠅,但我要說的是,這項工作另一個讓人感到興奮的地方在於,它不僅僅是在實驗室中進行。現在,研究人員還在大自然中採用相同的實驗方法。我們過去曾認為,進化發生得太慢,無法在現實世界中進行實驗,但我們現在知道情況並非如此。當自然選擇的作用非常強大時,進化可以非常迅速地發生。研究人員剛剛在內布拉斯加州利用老鼠完成了一項非常好的研究,他們把老鼠放到了不同顏色的土壤上,以觀察它們是否會進化出匹配土壤的顏色,結果老鼠真的進化出來了。
為什麼生物有時候會進化成相似或不同的樣子,我們對此有深入瞭解嗎?我們已經知道其中的“規則”了嗎?
洛索斯:現在說知道還為時過早,但有一種普遍性似乎正在顯現出來,而且它在情理之中,即親緣關係較近的物種往往會以相同的方式進化。與此同時,如果你把親緣關係很遠的物種置於相同的環境,它們往往會進化出不同的適應性。
這是有道理的,因為親緣關係較近的物種通常擁有相同的基因變體,它們會進化出更相似的適應性。如果你考察那些親緣關係很近的物種,比如大腸桿菌的不同種群或是同一種老鼠,就會發現它們常常擁有相同的適應性。親緣關係較遠的物種擁有非常不同的基因,它們的生活方式往往也大相徑庭,這使得它們更易於進化出不同的適應性。
在書的最後一部分,你講了一些關於外星生命的事情,我想問一問這個,這對於我們設想外星生命的方式意味著什麼?
洛索斯:科幻電影和小說描述了大量外星生命,以及它們看上去會有多像我們。當然,如果你相信好萊塢,就會發現外星智慧生命被描述為跟人類非常相似:直立行走,腦袋很大,可能有兩個手臂,基本上就是人形生物。我覺得這不太可能。
物種的差異越大,它們就越有可能以不同的方式進化以及擁有不同的適應性。毫無疑問,另一顆星球上的生命看上去不太可能像地球上的生命。不同的遺傳系統……誰知道外星上的自然選擇是如何運作的,誰知道外星生命是基於什麼元素呢?有一些備受尊重的科學家預測,外星生命將跟我們極其相似並且是人形的,他們的依據是趨同進化論,但我不敢苟同。我認為外星生命會跟我們非常不同,它們會進化出不同的適應性,即便它們是在一顆跟地球相似的星球上。
翻譯:何無魚
校對:李莉
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當然因為就算沒有人為,也會有其他的智慧生物
不過也許根本不可能。
也許是花很長時間才進化出來。
恐龍時代又沒有人為嘛不還活的好好的。