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人类如何引导其它物种进化

2012.7.10

  乌鸦会衔着木棍在小洞中戳来戳去来获取食物,而在人类进化史册的绝大部分篇章中,我们做的还不如乌鸦漂亮。当然慢慢地我们学会了燧木取火,开始打造石制工具,时至今日,热兵器,杀虫剂和抗生素赫然在我们的工具序列中。通过使用工具,我们帮助那些对我们有用的物种生存了下来,这其中包括酿酒用的小麦、酵母,提供肉食和牛奶的奶牛,如同建造了一个其乐融融的花园。

  但是我们无意中也培植了另一个花园,这个花园充斥着数量惊人的有害生物,它们坚韧顽强,让我们最有效的武器也徒呼奈何。现在它们卷土重来,它们是毒素,是病原体,甚至更可怕,如跗骨之蛆,摆脱不得。以下是我们培植了这个花园过程的几个侧写。

  石矢纷飞,血肉横流。想象某原始人攥着磨得尖锐锋利的石块,对着猎物大声叫喊着“上,上啊……”的情形——抑或在另一种情形下,喊的是“啊~哎呦……”。从第一件石制武器开始,到它那些寒光闪闪的继任者,它们开始担当生命裁决者。最初的影响可能微不足道,但直到一万年前,我们已经让陆地上很多体型最大的动物成为历史。这份名单包括了乳齿象、猛犸象、美洲猎豹、巨袋鼠——当然光荣上榜的远不止这些。在人类觉醒的征途上,我们漏掉了那些繁殖力极强或者能在第一时间躲避探查的较小型物种。

  随着人类的生存越来越依赖工具,手上灵活,会制造工具并挥舞着工具哇哇叫喊,就意味着更有可能把基因遗传给下一代。位于坦佩的亚利桑那州立大学 Mary Marzke教授认为,正是因为使用工具,所以相比其他灵长类动物,我们的手骨结构相当不同。我们的双手能够更加精确地把握工具,这对制造工具并利用工具猎杀猎物来说是必不可少的。工具改变了我们周围的物种,同样也改变了我们。

  从大鱼到小鱼

  我们不仅改变了陆地上物种进化拼盘的模式,而且使得海洋中鱼类越来越迷你化。渔民更愿意捕捉大鱼,而渔业规则也往往禁止捕捉鱼群中的小型个体。作为应对,鱼类进化出了一种能力,它们能用更小的体型或在更低的鱼龄时繁殖。长大就意味着被捕,如果它们能在这之前生儿育女,所携带的基因就容易遗传下去。当被过度捕捞时,美国鲽鱼、大西洋鳕鱼、大西洋鲱鱼、大西洋鲑鱼、溪红点鲑、奇努克鲑鱼会不约而同地减慢生长速度,加快性成熟。 (Jorgenson et al., 2007; Palcovacs, 2011)曾经,大个头的鳕鱼一口能吞下一个小男孩,而今情形几乎反了过来。

  抗菌失效

  几亿年来,为应对来自真菌等其他物种的威胁,细菌在持续进化。细菌和真菌为了争夺食物连番大战,经常使用化学武器。真菌手持抗生素长矛,而细菌进化出相应的抗性作为盾牌,进而真菌进化出另一种抗生素。然而最近情形有了些变化。人类发明了抗生素(或者说,从真菌哪里山寨了过来),这让我们可以杀灭细菌,更重要的是可以对付细菌感染。然而,抗生素用得太多、过低剂量使用和不加选择的使用导致菌株进化,它开始对抗生素产生抗性。与真菌不同,人来可进化不出新的抗生素作为回敬。鉴于成百上千的菌系已经对超过一打的抗生素产生抗性了,万般无奈之下,我们只能寄希望于发现新的抗生素,而这注定是一个漫长的征程。

  抗病毒。比起细菌,病毒能更快地变异。例如,用于治疗艾滋病的鸡尾酒复合药物疗法,就是为了应对HIV病毒的快速变异而开发,用以减缓病毒对药物产生全面抗性。即使HIV病毒可能对单一药物产生抗性,但对三种药物同时产生抗性的几率却低得多。与此类似,每年流感通常爆发于亚洲,但当病毒传播到北美时,已经与在亚洲时有所不同。流感病毒的进化不仅取决于人类的应对措施,也受人口数量、人行为方式的影响。甚至有一些其他种类的病毒,在人体内部就可以变异。想想,导致你本人生病的病毒和你传播给别人的病毒难免有些不同。

  杀虫剂

  野外环境下草场中的植物有约三分之一被食草动物啃食。而在我们的庄稼地里,这个比例仅仅为百分之十,这份功劳部分要归到我们每年使用的23亿公斤杀虫剂头上。但在害虫被遏制的同时,许多益虫也呜呼哀哉,而抗杀虫剂的物种则获益匪浅。对杀虫剂的抗性已经成为成百上千种昆虫的“免死金牌”。类似杀虫剂和昆虫这一对,农夫也使用杀菌剂灭杀真菌。现在几乎所有种类的杀菌剂,都能找到对其产生抗性的新的植物病原体。

  除草剂

  如果你放任一块地里的植物生长,为争夺有限的阳光它们会越长越高。起初,人们为了抑制了这种竞争,采取铲出杂草、把杂草种子从谷粒中一粒一粒剔除出去的方式。这种挑选中你当然不能神目如炬,这就导致世系复杂的野草把其种子伪装成谷粒的模样。后来除草剂成为我们的选项,在草坪或田地里,野草在结籽之前就被灭杀干净。野草进而进化出了对除草剂的抗性,而不再在乎我们能不能筛出它的种子。超过一百种野草已经对这种或那种除草剂具有抗性。当我们清理一块地,耕耘、施肥料、喷除草剂时,一行行的抗除草剂野草也享受着我们劳动的果实。

  环境毒素

  伴随人类的产生活动,有毒物质被排放在环境中。通常它们影响着我们周围物种的健康和福祉,有时它们也会把触角伸到物种进化环节。PCBs(多氯联苯)曾被用作工业冷却剂,尽管性能优异,却具有毒性。在某种程度上它通过阻断生物体内的一种受体(AHR2),毒杀鱼类和其他动物。在PCBs富集的地方,具有正常AHR2受体的鱼类死了。有一些AHR2受体稍稍不同,不太容易与PCBs结合,具有这种受体的鱼类就接收了前者的食物和领地,幸存下来并且大量繁殖。阴差阳错的是,本来PCBs不是用来筛选物种的,但事实是,对那些与它对上眼的物种和个体(而不是全部的),它献上死亡之吻;对有这种或那种抵抗力的个体,对其不理不睬。PCBs并不是一个人,它不是一个人在战斗,并肩作战的有重金属、镉、浮油等等很多人类排放的污染物。这支突击队大大提速了物种抵抗力进化,也包括(至少有时)有毒生物的进化。

  老鼠

  最晚从一万年以前农业开始起源起,大小老鼠就蹑步在人类身后。不难想象,可能从那时起我们就开始执行灭鼠政策。不过最近我们开始款待老鼠了,我们准备了丰盛的食物,色香俱全,再配上致命的化学佐料,诱惑难挡。面对如此大餐,生活在森林和其他野外环境的老鼠会不加思索地大快朵颐。但与人类生活在一起的老鼠却不这样做,至少不再这样做了。面对新食物,它们会等等再说。一些研究人员的观点认为,由于我们主动向老鼠提供食物,因此城市里的老鼠面对这种新威胁时,进化出了“新奇恐惧症”。到目前为止,我们还不太知道这种观点是否匹配老鼠的“新奇恐惧症”的进化。我们的介入影响了老鼠进化,这里有一个最清晰的例子,那就是老鼠进化出了对鼠药杀鼠灵的抗性。以携带这种抗性的老鼠群体为靶标,我们研发了超级杀鼠灵,不过最近又有老鼠进化出了这种新鼠药的抗性 (Mayumi et al., 2008)。看来又一次,在那个我们眼皮子底下的花园里,有成员脱离了我们的掌控。

  城市植物

  市区中有的地方适宜植物生长,也有的不适合植物生长,前者零星分布在后者的包围中。那些散播距离远的植物种子很有可能散布到不适合生长的区域(比如混凝土建筑与人行道),从而失去发芽的机会(Cheptou et al., 2008)。这导致的结果是,一些植物进化出了数量更少、体积更大、传播不远的种子,而不是体积较小、能传播很远的种子。尽管这种快速进化带来了短期的生存优势,但在环境快速变化时,这也可能削弱了植物的适应性。与此同时,虽然城市取代了原来的地貌,但是成千上万种植物也有了新的生存机制。这些机制林林总总,比如能够分解混凝土,更远地传播交配信息,或者是简简单单的在玻璃钢筋丛林中找一个安身之处。

  新的加拉帕戈斯群岛

  我们发明的工具中,有很多不可避免地影响了周围物种的进化,石制武器和抗生素只是其中两例而已。仅仅是到处走走就能带来很多改变,这些改变很多是无害的,但全部是无意之间造成的。我们带着甘蔗蟾蜍、野猪、小家鼠、褐家鼠、杂草、麻雀、路面蚂蚁和成千上万种其他生物游历全球。这些物种早就适应了我们的工具,它们同样适应了所面临的新环境。最近一项在澳大利亚的研究显示,一些证据表明澳洲几百种外来植物中大部分已经发生进化,变得更小、更耐旱了 (Bushwell et al., 2011)。甘蔗蟾蜍进化出了更长的腿,以帮助其统治新的领地 (例如, Philips et al., 2007)。在有甘蔗蟾蜍的地区,蛇类进化出了更小的嘴(嘴大的蛇能吞下甘蔗蟾蜍并因此丧命)。引进到加那利群岛的秃鹫进化出了更大的体型 (Agudo et al., 2010)。在别的地方,有证据显示麻雀(Johnston and Selander, 2008)、甘蔗蟾蜍、家蝇与其他很多物种都在不同地区表现出不同的进化模式。每个被我们引进新生物的地区都是一个新岛屿,被引进的新物种就是达尔文的加拉帕戈斯鸟类的翻版。

  最后,进化可能是稀奇古怪(想想吸血蝙蝠),但是它的总体趋势是可预测的,即重复最老套的路线。如果我们继续采取像以前一样的方式掌控世界,很有可能会有多得多的、脱离人类控制的物种从中获利,它们可能会对我们的药品、杀虫剂、毒素免疫。这些的物种可能变得更大更漂亮,但情况更可能相反。这会形成一个由小型的、抵抗力强的、对我们没必要的物种组成的世界。是时候用老套的进化论的眼光看待这这个世界了。用进化论的土壤构建一个未来花园,把对我们有利而非有害的物种,如同种子在其中播撒。

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