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小小乌鸦说,达尔文错了

达尔文的进化树

1837年,英国皇家海军帆船“小猎犬号”上,担任随船博物学家的达尔文手捧着他的日记,陷入沉思。随后,他描绘出了生物学上的第一棵被众多进化研究者奉若标杆的进化树。

进化树用形象直观的图像阐释了物种形成理论,即一个物种是如何分化为多个物种的,它们之间有怎样的亲缘关系。在遗传和分化之后,由于多种原因,出现了生殖隔离,一种生物分化为两种不同的生物。从基因尺度来看,就是一个基因库变得无法和另一个基因库交流的过程。达尔文认为,从一个物种到另一个物种的演化,不过就是这个过程的不断重复而已,也许造成物种发生生殖隔离的原因是不同的,但内在的基础是完全一样的,即种群个体分离为至少两组,然后组间出现生殖隔离。有人用果蝇做过实验。将一群同种的果蝇分成两组,一组用淀粉类食物喂食,另一种用麦芽糖类食物喂食。在经过多代分别繁殖后,将这两组果蝇的后代混合,结果发现两组果蝇的后代出现了生殖隔离,形成了两种不同的物种。如果将果蝇的变化画成进化树,那么最初的果蝇就是一根树枝,后来形成的两种果蝇就是这根树枝上的两根树杈。

其实,若要更好地理解进化树,得先明确什么是生殖隔离。生殖隔离分为两种:配子前隔离和配子后隔离。地理因素、生活方式、发情期等差异都会引起配子前隔离。如生活在大河北岸的鼹鼠无法与生活在南岸的鼹鼠交配,这就是由地理差异造成的生殖隔离。上文中提到的果蝇则是因为生活方式的不同产生了配子前隔离。

配子后隔离则有三种:杂种不活、杂种不育、杂种衰败。杂交不活指的是两个物种杂交后代生存能力极低,如狮子和老虎交配生出的狮虎兽或虎狮兽,生存能力极低;杂种不育则是后代无法繁殖后代,例如马和驴的后代——骡子,就无法产生后代。

也许你会想到狼和狗杂交的后代一样能够繁殖下一代,但在生物学上,狼和狗属于同一物种,狗是一个亚种,本就不存在生殖隔离。杂交水稻也是如此,在生物学上,并非所有的杂交都是打破了生殖隔离。杂种衰败是指杂交后代能够繁殖下一代,但到了第三代就会出现不育的情况。

事实上,在生物学上两个物种能够打破生殖隔离的现象十分罕见,而在达尔文的进化树上,这种情况根本不存在。但是,有的科学家开始怀疑,难道进化树会这样,一直分叉,不同树杈上的物种永远都不会交集吗?最近,乌鸦给出了答案。

乌鸦反驳达尔文

科学家对北美地区的大量乌鸦进行了广泛的基因组调查,却发现有两种乌鸦——北极乌鸦和加利福尼亚乌鸦杂交形成了一个新的乌鸦品种。

北极乌鸦是北美洲最常见的乌鸦种类,加利福尼亚乌鸦则主要生活在美国西部和墨西哥地区。这两种乌鸦和白颈渡鸦有着共同的祖先,它们的共同祖先可以追溯到250万年~1.2万年前,那时北极乌鸦就已经与共同的祖先分化为不同的物种,变成北极乌鸦和另一个品种的乌鸦。后来,另一个品种的乌鸦又分化为加利福尼亚乌鸦和白颈渡鸦。如果将这个分化过程画成进化树的树枝,那么一开始树枝分为两根树杈,一根是北极乌鸦,而另一根又分化成两根小树枝,一根为加利福尼亚乌鸦,另一根为白颈渡鸦。但,本次的发现却颠覆了达尔文的进化树论,两根树杈上的乌鸦竟然有了交集,形成了一个新的品种。

而且,科学家还发现,北极乌鸦和加利福尼亚乌鸦的基因融合并不是一次性完成的。这两种乌鸦之间似乎有着某种神奇的吸引力,在数万年的时间里,它们进行过多次的杂交尝试,并最终成功地克服了生殖障碍。

乌鸦告诉科学家们,也许达尔文错了,物种的形成并不是简单的一颗大树,不同的物种也不仅仅是简单分离的树杈,物种形成的过程更像是铺开的网状结构,在分化到某个节点时,两个本已经分化的物种会交织在一起,融合产生一种新的物种,科学家将这种现象称为“反向物种形成”。

人类也反向

生物学家认为,现代人类很有可能也是“反向物种形成”的产物,现代人类的基因组中含有多种不同人种的基因。基因研究发现,在现代人类基因组中,含有大量尼安德特人和丹尼索瓦人的基因,另外还有研究者发现,现代人类基因中似乎还含有某种未知的古人类的基因。也就是说,在人类的进化过程中,尽管已经形成了不同的人种,但彼此之间曾经发生过频繁的杂交。除非不同的人种之间并不存在生殖隔离,否则人类应该是“反向物种形成”的产物。

接下来,科学家还会做更多相关的研究,为了了解我们究竟是谁,我们到底来自哪里。

除了人类,其实蚊子、蝴蝶、向日葵、橡树等动植物也发生过“反向物种形成”,由此可见,乌鸦和人类并不是生物进化史上的特例,“反向物种形成”在生物演化的过程中扮演着重要的角色。进化过程绝不是一棵简单的树,乌鸦说,达尔文错了。

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