百科：“以變應(yīng)變”

在動(dòng)物世界中，假若自己的家園突然有一個(gè)掠食者闖了進(jìn)來(lái)，那會(huì)發(fā)生什么呢？為了尋找答案，荷蘭萊頓大學(xué)的進(jìn)化生物學(xué)家雅克·馮·艾塞爾的團(tuán)隊(duì)研究了一種生活在東非維多麗亞湖中的麗魚(yú)科魚(yú)。這種魚(yú)色彩豐富，善于變化，是很多生物學(xué)家青睞的研究對(duì)象。
　　麗魚(yú)“變形記”
　　
　　麗魚(yú)“變形記”發(fā)端于一種掠食者的到來(lái)，這種掠食者名為尼羅河鱸魚(yú)。20世紀(jì)50年代，為了促進(jìn)湖泊漁業(yè)的發(fā)展，烏干達(dá)政府引進(jìn)了這種美味的魚(yú)類。在此后的30年里，維多麗亞湖中的鱸魚(yú)種群迅猛發(fā)展，它們以麗魚(yú)為食。對(duì)麗魚(yú)而言，生存環(huán)境變得險(xiǎn)惡起來(lái)。
　　為了研究這種變化會(huì)給湖中的生態(tài)帶來(lái)怎樣的沖擊，科學(xué)家在1978～2006年間，每隔3年便在湖中采集一些麗魚(yú)作為樣本保存起來(lái)，這些樣本至今仍存放在萊頓大學(xué)的自然生物多樣性中心里?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，他們的這項(xiàng)研究開(kāi)始僅僅10年之后，也就是在20世紀(jì)80年代后期，維多麗亞湖中的麗魚(yú)就所剩不多了。但接下來(lái)，事情又有了新的變化。由于當(dāng)?shù)厝嗽絹?lái)越喜歡食用尼羅河鱸魚(yú)，湖中的尼羅河鱸魚(yú)開(kāi)始減少，使得麗魚(yú)種群又在湖中繁盛起來(lái)。
　　分析那些能夠在尼羅河鱸魚(yú)的威脅下生存下來(lái)的麗魚(yú)的標(biāo)本，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，幸存下來(lái)的麗魚(yú)都在形體上變得和此前不同了：它們的尾巴變大了，而頭卻變小了。很顯然，這會(huì)使它們游得更快，有利于從掠食者口中逃之夭夭。而那些拒絕改變的麗魚(yú)則滅絕了。
　　科學(xué)家還想知道，當(dāng)湖中的環(huán)境得到恢復(fù)后，麗魚(yú)那適合游泳的流線體形會(huì)不會(huì)再變回去呢？答案竟然是肯定的。麗魚(yú)正在慢慢地恢復(fù)它們以前的體形，它們的頭開(kāi)始變大，這為它們提供了更多的空間以發(fā)展肌肉，從而有利于捕捉到更大的食物，這個(gè)變化還使它們能擁有更大的鰓，從而吸收更多的氧。
　　事實(shí)表明，一旦麗魚(yú)不再擔(dān)心成為掠食者的美味時(shí)，它們的進(jìn)化便轉(zhuǎn)變了方向，它們要用這樣的進(jìn)化去滿足更高的生存需求了。
　　蟋蟀為何不再“歌唱”
　　馬林·朱克是美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)的進(jìn)化生物學(xué)家，1991年，她在夏威夷一座較大的島嶼上發(fā)現(xiàn)了很多蟋蟀，它們?cè)谝恍┛諘绲牡胤奖膩?lái)蹦去。朱克很是疑惑，通常情況下雄性蟋蟀應(yīng)該在夜間藏在暗處唱出美妙的“歌聲”，這種聲音其實(shí)是蟋蟀們通過(guò)摩擦翅膀發(fā)出的，目的是吸引雌性蟋蟀。是什么讓蟋蟀停止了“歌唱”？難道是寄生蟲(chóng)令它們改變了行為嗎？
　　對(duì)蟋蟀的解剖證實(shí)了她的猜測(cè)，蟋蟀腹中有一些白色的幼蟲(chóng)，待幼蟲(chóng)長(zhǎng)大，“真兇”便現(xiàn)身了，那是一種名為奧米亞棕蠅的寄生蠅。當(dāng)
　　蟋蟀“歌唱”時(shí)，這種昆蟲(chóng)便循著“歌聲”找上去，從而為其后代找到一個(gè)“宿主”。這種可怕的寄生蠅來(lái)自北美洲，已“入侵”了夏威夷的3座島嶼——夏威夷島、考艾島和歐胡島。
　　2001年，朱克重返夏威夷，這一次，她去了考艾島，她發(fā)現(xiàn)，那里幾乎所有的蟋蟀種群都消失了，被奧米亞棕蠅所摧毀。又過(guò)了兩年，她再次來(lái)到考艾島。她原本預(yù)計(jì)，這個(gè)島上的蟋蟀已經(jīng)滅絕了，然而，她看到了完全相反的情況：島上到處都是蟋蟀，不過(guò)，令她非常驚訝的是，所有的蟋蟀都不再“唱歌”了！
　　仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn)，幾乎所有蟋蟀的翅膀都改變了形狀，它們變得平滑了，失去了用于發(fā)聲的刮聲結(jié)構(gòu)，難怪蟋蟀們都變得沉默了。在進(jìn)一步的研究中，朱克在這些蟋蟀的基因中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)突變，正是這個(gè)突變導(dǎo)致了蟋蟀們的沉默。事情的原委是這樣的。開(kāi)始時(shí)，一只蟋蟀發(fā)生了一次偶然的基因突變，它不能“唱歌”了，于是，它幸存了下來(lái)，還繁衍了后代，而它的后代也繼承了這種能導(dǎo)致翅膀變得平滑的基因，它們因而也更容易幸存下來(lái)。與此同時(shí)，寄生蠅還在殺死更多能“唱歌”的蟋蟀，這使得“沉默”的蟋蟀相對(duì)地越來(lái)越多，而“唱歌”的蟋蟀則急劇減少。僅僅幾年以后，考艾島上的蟋蟀便發(fā)生了驚人的轉(zhuǎn)變：它們都變得沉默了。
　　不過(guò)沉默帶來(lái)的成功有可能是暫時(shí)的，考艾島上的蟋蟀可能依然會(huì)走向滅絕，因?yàn)轶皞兊慕慌湫袨槭切枰坌缘摹案杪暋钡?。朱克發(fā)現(xiàn)，那些不會(huì)“唱歌”的蟋蟀只好靠近會(huì)“唱歌”的蟋蟀，從而為自己爭(zhēng)得一點(diǎn)機(jī)會(huì)。究竟夏威夷的這個(gè)有關(guān)“進(jìn)化”的故事會(huì)有怎樣的結(jié)局呢？科學(xué)家們正在關(guān)注之中。
　　適應(yīng)海洋酸化的紫海膽
　　外來(lái)物種會(huì)很快改變動(dòng)物們的生存狀態(tài)，而人類的活動(dòng)則給生物體帶來(lái)了更大規(guī)模的“壓力”，這種“壓力”來(lái)自人類活動(dòng)的方方面面。例如燃燒化石燃料就提高了空氣中二氧化碳的含量。作為一種溫室氣體，二氧化碳又加快了氣候變化的步伐。
　　在人類燃燒化石燃料產(chǎn)生的二氧化碳中，有三分之一是被海洋吸收掉了。海洋的這個(gè)作用有效地遏制了氣候變暖，然而這是付出了代價(jià)的，因?yàn)槎趸家矀α艘恍┖Ｑ笊铩．?dāng)二氧化碳溶解在水中，它們和水分子發(fā)生反應(yīng)后會(huì)生成碳酸，使海洋變得酸化。假若海水的酸度過(guò)高，海洋生物的貝殼和骨骼就會(huì)受到損害。美國(guó)斯坦福大學(xué)的進(jìn)化生物學(xué)家梅麗莎·帕斯皮尼在實(shí)驗(yàn)室中養(yǎng)了一些紫海膽，目的就是想搞清楚，海洋動(dòng)物是不是能適應(yīng)海洋的酸化。
　　紫海膽生活于美國(guó)西海岸太平洋的冷水中。她將幼年的海膽分別放在兩種環(huán)境中，一種二氧化碳的含量和自然海水相同，另一種二氧化碳的含量是自然海水的兩倍。一段時(shí)間后，這位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，兩組海膽在外表上沒(méi)有什么不同，從表面上看，高含量的二氧化碳似乎并沒(méi)有影響到海膽的生長(zhǎng)。然而，當(dāng)帕斯皮尼開(kāi)始研究海膽的基因后，她便發(fā)現(xiàn)了很大的不同：那些生活在高含量二氧化碳環(huán)境中的海膽，由于海水酸度高，它們的某種基因變得普遍了，而這種基因正是在適應(yīng)海洋酸化中能夠顯示作用的基因。這說(shuō)明紫海膽已經(jīng)在變得更暖更酸的海洋環(huán)境中進(jìn)化出了能應(yīng)對(duì)海水酸度變化的機(jī)制。這是不是海洋中的普遍現(xiàn)象呢？科學(xué)家們還無(wú)法回答。海洋動(dòng)物如何適應(yīng)更暖更酸的海洋環(huán)境，這需要更多的研究。
　　在人類出現(xiàn)以前，自然的變化過(guò)程十分緩慢。而現(xiàn)在，依賴人類的力量，動(dòng)植物們有可能輕而易舉地就到達(dá)了地球的另一端。人類還改變了地球的空氣、水和土壤。農(nóng)藥和其他有毒物質(zhì)通過(guò)蒸發(fā)進(jìn)入到大氣中，它們有時(shí)落到幾千千米之外的地方;海水吸收了人類排放的二氧化碳，它們變得更加酸化了。所有這些改變都給物種帶來(lái)了“壓力”，它們只好拼命地變，變，變，為的就是使自己在新的環(huán)境中適應(yīng)得更快，然而有些還是來(lái)不及了，它們跟不上環(huán)境改變的速度，對(duì)于這些物種，命運(yùn)是殘酷的，等待它們的將是滅絕。
　　【責(zé)任編輯】龐 云