我們不斷演化的現在

人類對環境的改變正在加速許多生態系統的進化

海蟾蜍在夜間砰砰作響。我聽到它們砰砰地撞擊,因為它們誤判了我的酒店門在哪裡結束,森林從哪裡開始。一隻大海蟾蜍撞擊木頭的力量是巨大的。但是,原產於中美洲的海蟾蜍對澳大利亞的衝擊力甚至更大。1935年被帶到昆士蘭州以對抗侵擾甘蔗田的甲蟲,海蟾蜍像炸彈的衝擊波一樣從它們的進入點擴散開來,疣狀的腿和超大的舌頭被拋射到每一個可以想象的生態裂縫中。

悉尼大學的本·菲利普斯和他的合作者的最新研究表明,隨著海蟾蜍的擴散,它們正在進化,完善它們適應澳大利亞景觀的能力。入侵前沿的海蟾蜍現在體型較小,毒性降低,腿相對較長,顯然是因為具有這些特徵的個體更成功。本地動物群也進化出了反應:例如,一些蛇類的嘴變得更小,因為許多大嘴蛇吃了有毒的海蟾蜍而死亡。

這些例子正在改變科學家對進化速度的看法。這個過程長期以來被認為是緩慢的,甚至是笨拙的。然而,越來越多的研究人員正在觀察到正在發生的進化。您可能熟悉耐藥細菌或農業害蟲進化的例子。微生物和害蟲可能變化最快,但它們並非獨一無二。


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我們最常看到快速進化的地方是,某種力量(通常是我們)突然且劇烈地改變了生物體的環境,從而使其進化得到了突飛猛進的啟動。當被引入島嶼時,老鼠已經進化出了更小的體型。由於漁民偏愛大魚(如果被殺死,就無法繁殖),獎盃魚也進化出了更小的體型。鱒魚被放流的溪流中的蜉蝣現在在夜間覓食,以避開快速游泳的捕食者。數百種草食性物種已經轉向人類引入的新型、有時是有毒的食物來源,並開始專門食用這些新資源。各種本地物種已經進化出對新來的競爭者的反應。雪松樹已經開始製造毒素,以保護自己免受現在在其以前溫和的棲息地中漫遊的鹿的啃食。新英格蘭的貽貝已經進化出檢測入侵的綠蟹的能力,並在綠蟹出現的地方產生更厚的殼。

這些變化中的大多數似乎是自然選擇的結果:偶然擁有某些基因特徵的生物體,這些特徵幫助它們在面對新的壓力時茁壯成長,因此受到青睞,隨後它們成功繁殖並將有益的特徵傳播給後代。但是,我們看到的一些進化變化可能僅僅是基因漂變(隨著時間推移累積的隨機基因變化)的結果。

我們觀察得越多,就越能觀察到足夠快的進化變化,以便在單個研究過程中看到。一位博士生可能在五到左右年的論文專案中,切實地看到新物種的出現,無論是在即時中還是使用基因工具重建進化歷史。隨著家鼠和老鼠與我們一起在世界各地傳播,它們已經分化成最適合其居住的不同區域的形式。在美國東北部,一種蒼蠅已經進化為以不到250年前引入北美的金銀花為食。儘管這種新蒼蠅是兩個現有物種之間的雜交種,但它不能與任何一個物種交配,並且維持著自身的可行種群。

人們傾向於將進化想象成只作用於長久滅絕的生物,例如恐龍,但是自然選擇的剝皮刀和基因漂變的隨機推拉今天仍在起作用。我們在後院看到紅橡樹,或者在酒店房間門口看到海蟾蜍,但是名字欺騙了我們。這些物種今年和明年不一樣。儘管我們在即時觀察到的進化不會突然給我們帶來恐龍,但這仍然是一個需要重視的過程。給自然選擇任何物種的幾個個體,它在汙水池中的作用方式與在黃石國家公園中的作用方式相同。大自然厭惡真空,但幾乎任何其他東西都可以。

羅布·鄧恩是北卡羅來納州立大學的生物學家和作家,他的文章曾發表在自然歷史史密森尼國家地理等出版物上。

更多作者:羅布·鄧恩
大眾科學雜誌 第297卷 第6期本文最初以“我們不斷演化的現在”為標題發表在大眾科學雜誌 第297卷 第6期 ()
doi:10.1038/scientificamerican122007-4gYHcizy5YQVdISDtOu9s5
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