【新语丝电子文库(www.xys.org)(www.xys2.org)】 ———————————————— （选自《进化新篇章》，方舟子著，湖南教育出版社2001年4月出版，25万字，284页， 94幅插图，国际书号：753553354x） 进化在行动——进化论的实际应用 ·方舟子· 生物进化不仅仅是一种历史现象，地球上的生物在今天仍然在进化，在可以预 见的将来也会一直在进化；因此，我们能够应用进化论的原理解决实际生活中的问 题，我们也能够创造条件直接观察到生物的进化现象。在达尔文时代，生物进化是 一个不可直接观察的极其缓慢的过程，直接观察生物的进化只是一个可望不可即的 梦想；但是在今天，现代生物学对生物进化的研究已取得了令人难以置信的成果， 生物进化已成为一个看得见、摸得着的活生生的事实。进化论不仅是历史科学，也 是应用科学，更是实验科学。 让我们先来看一个真实的故事。 澳大利亚本来并不产兔子。1859年，12只欧洲野兔被移民从英国带到了 澳大利亚。这些野兔发现自己来到了天堂：澳大利亚没有鹰、狐狸这些天敌，与兔 子处于同一种小生态的小袋鼠对它们也没有竞争能力，因此这些兔子开始了几乎不 受到任何限制的大量繁殖。到了1886年，这些兔子的后代从澳大利亚的东南部出 发，以平均一年66英里的速度向四面八方扩散。到了1907年，兔子已扩散到了澳大 利亚的东西两岸，遍布整块大陆。由于兔子跟绵羊、牛争夺牧草，澳大利亚的畜牧 业遭受了巨大的损失。澳大利亚人想尽了办法限制兔子的扩散和繁殖，筑围墙、打 猎、捕捉、放毒等等，办法用尽，而兔灾仍然无法消除。 在二十世纪五十年代，澳大利亚政府决定采用生物控制的办法来消灭兔灾。生 物学家从美洲引进了一种靠蚊子传播的病毒，这种病毒的天然宿主是美洲兔，在美 洲兔体内产生粘液瘤，并不致命；但是它们对于欧洲兔却是致命的，而且对于人、 畜、澳大利亚的野生动物完全无害，无疑是消灭澳大利亚兔子的最理想的武器。 果然，到了1952年，澳大利亚的兔子爆发了全国性的瘟疫，死亡率达到了 99.9％，兔子在澳大利亚的灭绝似乎指日可待。但是，一个进化论学者完全能够预 测接下去将会出现什么结果：自然选择正在起作用。一方面，兔子对病毒进行了选 择：同一种病毒中存在着各种各样的突变型，有的毒性较强，有的毒性较弱；由于 病毒必须靠宿主才能生存、繁殖，那些毒性强的病毒随着它们所寄生的兔子的死亡 而死亡，那些毒性较弱的病毒反而得以存活。另一方面，病毒也对兔子进行了选 择：抵抗力较差的兔子首先被淘汰，而抵抗力强的兔子侥幸活了下来，经过一代又 一代的选择，它们的后代的抵抗力也变得越来越强。互相选择的结果出现了毒性较 弱的病毒和抵抗力较强的兔子，最终将导致兔子数目的回升。事实正是如此：兔子 数目以后逐年回升，死亡率越来越低，到八十年代已下降到了40％。虽然澳大利亚 的兔子每年都还会爆发粘液瘤瘟疫，但是它对兔子数目的控制作用已经不那么有 效。今天，澳大利亚的生物学家正在开发毒性更强的粘液瘤病毒以便提高兔子的死 亡率，很显然，这将导致另一轮的选择，历史将会重演。 这正是进化在起作用，它被人类引发，又被人类所观察。除了进化论，没有别 的理论能够解释这种现象。 事实上，你本人可能也经历了类似的进化事件。假如你得了肺炎，去看医生。 医生给你开了红霉素，然后会告诉你，七天为一疗程，在这七天之内一定要坚持服 药。他的这一番忠告，实际上是根据进化论的研究成果作出的。在你服了三四天药 后，绝大部分的病菌都被杀死了，你也感觉好多了，但是还有一些抵抗力较强的病 菌在那里苟延残喘，如果这时候你误以为病已经好了而停止服药，这些病菌就有了 喘息的机会，开始大量繁殖，没过几天，你旧病复发；而现在这些病菌都是抵抗力 比较强的，要杀死它们可就没那么容易了，也就是说，你实际上用红霉素对病菌作 了一次自然选择。而如果当初你连服七天的药，就很可能把所有的病菌都杀死。 有的人得了感冒后，也喜欢去看医生，并且请求医生开四环素之类的抗菌素。 一个合格的医生一般只给你开退热消炎治头疼让你感觉好点的药，而不会答应你的 请求，给你抗菌素的。为什么呢？因为感冒是由病毒，而不是由细菌引起的，而抗 菌素只能杀死细菌，对病毒毫无作用。服抗菌素治不了你的感冒，反而会对你体内 的某些病菌作出筛选，一旦这些病菌猖獗起来，就很难治了。事实上，正是因为现 代社会对抗菌素用得太多太滥，细菌的抗药性越来越强，我们只好不断地发明新的 抗菌素去对付它们，有时候要同时使用好几种抗菌素才可能把病菌杀死。 这里有个问题：是因为抗菌素的刺激使得细菌产生突变，因而具有了抗药性呢 ，还是细菌本来就存在着少数具有抗药能力的突变株，抗菌素对细菌作了筛选，使 得有抗药能力的突变株占了优势？也就是说，抗药性的产生，是因为用进废退，还 是因为自然选择？早在四十年代，微生物学家已经用一系列巧妙的实验证明了细菌 在接触抗菌素之前，就已存在具有抗药能力的突变株，在这个问题上，自然选择学 说是正确的。分子生物学产生以后，对细菌抗药性的机理有了透彻的了解，更证明 了自然选择学说的正确性，并变害为利，把细菌的抗药性应用于基因工程。 害虫的抗药性也是同一道理。细菌和昆虫都繁殖速度快，数量多，因而容易产 生各种各样的突变。这些突变在平时也许不起眼，甚至有害，但当环境改变时（比 如遇到了抗菌素或杀虫剂），那些能适应这种改变的突变就开始称王称霸了。这也 是进化论所预测的。 可能有人会说，这些例子，都只是微进化，是生物种群内部的基因频率的微小 变化，导致某种突变型取代了原来的野生型，但是两种类型只在某些特征上有差异， 还未导致生殖隔离，不是截然不同的两个物种。的确，微进化比较容易观察到，而 产生新物种的大进化需要相当长的时间，往往要经过几万年、几十万年才能产生一 个新的物种，已超出了人类的观察极限。但是，在一定的条件下，物种产生的时间 能够被大大缩短，甚至缩短到几年、十几年，从而能被科学家们直接观察、纪录。 达尔文的梦想——看到一个新物种的产生——早已经变成了事实。 杂交是植物产生新种的重要方式。一类叫做婆罗门参的野花原产于欧洲，在二 十世纪初，三种婆罗门参被引进到美国。在随后的几十年间，这三种野花开始在美 国西部大量繁殖，混杂生长。它们杂交产生的后代是不育的。但是到了四十年代末 期，在华盛顿州的普尔门（Pullman），突然出现了两种新的婆罗门参，它们看上 去是原来婆罗门参的杂交后代，但是能够繁殖后代，而且无法再与原来的婆罗门 参杂交。也就是说，这是两个新的物种。 用人工杂交的方法可以大量地创造新物种。早在1912年，有植物学家将两种樱 草Primula verticillata和P. Floribunda杂交。这两种樱草各有9对18条染色体， 它们的杂交后代一般地也有18条染色体，但是因为其中的一半各来自两种樱草，没 法配成9对，所以是不育的。然而，有少数杂交后代的染色体数多了一倍，成了36条， 因此就可以配成18对，这叫做多倍体化。这样的杂交后代可以自行繁殖，并无法再 跟其父母交配，是一个新的物种，被命名为Primula kewensis。如果用秋水仙碱进 行处理，可以人为地使杂交后代多倍体化。现在这已成为产生人工新物种的常规方 法。许多观赏花卉的品种，比如郁金香、鸢尾花的品种，事实上都是用多倍体法培 育出来的新种。最多的是兰花品种，据估计现在每个月都有几百种的兰花杂交种 被培育出来。 有时候，两种亲缘关系很远的植物也能产生杂交新种。早在二十年代，俄国生 物学家卡普钦科就成功地将小红萝卜（Raphanus sativus）和卷心菜（Brassica oleracea）杂交。它们的后代绝大部分是不育的，但是有少数多倍体化了，因此可以 自行繁殖。不幸的是，这种新物种（另立一属Raphanobrassica）长着萝卜的叶子 和卷心菜的根，没有经济价值。但是有的远缘杂交种有经济价值。比如将小麦 （Triticum属）和黑麦（Secale属）杂交后得到的新物种小黑麦（Triticosecale）， 具有小麦的高产，又有黑麦抗锈病的能力。这种杂交种已在许多地区广泛种植。它 有42条染色体，是具有28条染色体的一种小麦和14条染色体的黑麦杂交后多倍体化的 结果。种植最多的普通小麦（Triticum aestivum）也有42条染色体，它是在大约 8000年前，很可能最早在中欧培育成功的。它是一种28条染色体的小麦和一种14条 染色体的野草天然杂交、多倍体化的产物。这种野草经常在小麦田中发现。多倍体 化很可能是自然界中被子植物产生新物种的最重要的方式，在进化史上，可能有超 过半数的单子叶植物是多倍体化的产物。最大的一科兰科有至少两万多个天然物种， 其中94％是多倍体。 动物的新种生成要复杂得多，但是我们也有一些很好的例子。在1964年，生物学 家们在美国加州的长滩港采集到了几条多毛纲蠕虫Nereis acuminata。这些蠕虫在实 验室繁殖到几千条后，其中的四对被送到伍兹·侯尔（Woods Hole）海洋地理研究 所繁殖，供环境毒物学研究。从1986年到1991年，在长滩又采集到了这种蠕虫的两个 群体。这两个野外群体P1和P2，以及伍兹·侯尔的群体WH被用于自交、杂交，其后 代存活率分别如下： WH X WH - 75% P1 X P1 - 95% P2 X P2 - 80% P1 X P2 - 77% WH X P1 - 0% WH X P2 - 0% 从上表可以看出，在一般的情况下，蠕虫后代应有75％以上的存活率。但是实 验室群体和两个野外群体杂交的结果，后代都不能存活，可见实验室群体正在变成 一个新的物种。 即使是高等动物，也能找到例子。大西洋北部的法罗群岛原先并没有家鼠。在 约250年前，家鼠跟着人到了该岛。现在，该岛的家鼠与普通家鼠在形态结构上已有 很大的差别，有的分类学家已把它另立为一个新物种。 最后让我们回到进化论的圣地－－加拉帕戈斯群岛。生物学家们正在那里试图 观察新种的生成。在其中的一个岛上生活着三种达尔文雀：中喙地雀、小喙地雀和 仙人掌雀。它们偶尔会发生杂交（比例大约占百分之二、三），其杂交后代一般难 以存活到成年。但是有的杂种不仅存活了下来，能够繁殖后代，而且是岛上最适宜 者，留下了最多的后代。它们的数目还太少，还未自己形成一个群体，但是如果遇 到合适的条件下，比如飞到了一个新的岛上繁殖，它们完全可以进化成一个全新的 物种。 ———————————————— 【新语丝电子文库(www.xys.org)(www.xys2.org)】