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烏鴉說,達爾文錯了!

達爾文的進化樹

1837年,英國皇家海軍帆船「小獵犬號」上,擔任隨船博物學家的達爾文手捧著他的日記,陷入沉思。隨後,他描繪出了生物學上的第一棵被眾多進化研究者奉若標杆的進化樹。

進化樹用形象直觀的圖像闡釋了物種形成理論,即一個物種是如何分化為多個物種的,它們之間有怎樣的親緣關係。在遺傳和分化之後,由於多種原因,出現了生殖隔離,一種生物分化為兩種不同的生物。從基因尺度來看,就是一個基因庫變得無法和另一個基因庫交流的過程。達爾文認為,從一個物種到另一個物種的演化,不過就是這個過程的不斷重複而已,也許造成物種發生生殖隔離的原因是不同的,但內在的基礎是完全一樣的,即種群個體分離為至少兩組,然後組間出現生殖隔離。有人用果蠅做過實驗。將一群同種的果蠅分成兩組,一組用澱粉類食物餵食,另一種用麥芽糖類食物餵食。在經過多代分別繁殖後,將這兩組果蠅的後代混合,結果發現兩組果蠅的後代出現了生殖隔離,形成了兩種不同的物種。如果將果蠅的變化畫成進化樹,那麼最初的果蠅就是一根樹枝,後來形成的兩種果蠅就是這根樹枝上的兩根樹杈。

其實,若要更好地理解進化樹,得先明確什麼是生殖隔離。生殖隔離分為兩種:配子前隔離和配子後隔離。地理因素、生活方式、發情期等差異都會引起配子前隔離。如生活在大河北岸的鼴鼠無法與生活在南岸的鼴鼠交配,這就是由地理差異造成的生殖隔離。上文中提到的果蠅則是因為生活方式的不同產生了配子前隔離。

配子後隔離則有三種:雜種不活、雜種不育、雜種衰敗。雜交不活指的是兩個物種雜交後代生存能力極低,如獅子和老虎交配生出的獅虎獸或虎獅獸,生存能力極低;雜種不育則是後代無法繁殖後代,例如馬和驢的後代——騾子,就無法產生後代。

也許你會想到狼和狗雜交的後代一樣能夠繁殖下一代,但在生物學上,狼和狗屬於同一物種,狗是一個亞種,本就不存在生殖隔離。雜交水稻也是如此,在生物學上,並非所有的雜交都是打破了生殖隔離。雜種衰敗是指雜交後代能夠繁殖下一代,但到了第三代就會出現不育的情況。

事實上,在生物學上兩個物種能夠打破生殖隔離的現象十分罕見,而在達爾文的進化樹上,這種情況根本不存在。但是,有的科學家開始懷疑,難道進化樹會這樣,一直分叉,不同樹杈上的物種永遠都不會交集嗎?最近,烏鴉給出了答案。

烏鴉反駁達爾文

科學家對北美地區的大量烏鴉進行了廣泛的基因組調查,卻發現有兩種烏鴉——北極烏鴉和加利福尼亞烏鴉雜交形成了一個新的烏鴉品種。

北極烏鴉是北美洲最常見的烏鴉種類,加利福尼亞烏鴉則主要生活在美國西部和墨西哥地區。這兩種烏鴉和白頸渡鴉有著共同的祖先,它們的共同祖先可以追溯到250萬年~1.2萬年前,那時北極烏鴉就已經與共同的祖先分化為不同的物種,變成北極烏鴉和另一個品種的烏鴉。後來,另一個品種的烏鴉又分化為加利福尼亞烏鴉和白頸渡鴉。如果將這個分化過程畫成進化樹的樹枝,那麼一開始樹枝分為兩根樹杈,一根是北極烏鴉,而另一根又分化成兩根小樹枝,一根為加利福尼亞烏鴉,另一根為白頸渡鴉。但,本次的發現卻顛覆了達爾文的進化樹論,兩根樹杈上的烏鴉竟然有了交集,形成了一個新的品種。

而且,科學家還發現,北極烏鴉和加利福尼亞烏鴉的基因融合併不是一次性完成的。這兩種烏鴉之間似乎有著某種神奇的吸引力,在數萬年的時間裡,它們進行過多次的雜交嘗試,並最終成功地克服了生殖障礙。

烏鴉告訴科學家們,也許達爾文錯了,物種的形成並不是簡單的一顆大樹,不同的物種也不僅僅是簡單分離的樹杈,物種形成的過程更像是鋪開的網狀結構,在分化到某個節點時,兩個本已經分化的物種會交織在一起,融合產生一種新的物種,科學家將這種現象稱為「反向物種形成」。

人類也反向

生物學家認為,現代人類很有可能也是「反向物種形成」的產物,現代人類的基因組中含有多種不同人種的基因。基因研究發現,在現代人類基因組中,含有大量尼安德特人和丹尼索瓦人的基因,另外還有研究者發現,現代人類基因中似乎還含有某種未知的古人類的基因。也就是說,在人類的進化過程中,儘管已經形成了不同的人種,但彼此之間曾經發生過頻繁的雜交。除非不同的人種之間並不存在生殖隔離,否則人類應該是「反向物種形成」的產物。

接下來,科學家還會做更多相關的研究,為了了解我們究竟是誰,我們到底來自哪裡。

除了人類,其實蚊子、蝴蝶、向日葵、橡樹等動植物也發生過「反向物種形成」,由此可見,烏鴉和人類並不是生物進化史上的特例,「反向物種形成」在生物演化的過程中扮演著重要的角色。進化過程絕不是一棵簡單的樹,烏鴉說,達爾文錯了。

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