“兰花螳螂”的出现或许只是一个偶然
作为普通人,或许你永远也不会思考这样一个抽象的问题:大自然中的生物为何如此丰富多彩?为何雨林生物比温带要高?到底多样性是怎么演化而来的? 但是,当你看到一只兰花螳螂的时候,你可能会自问:“哇塞,大自然怎么如此神奇,到底是什么力量竟然能搞出这么精巧的生物?” 生物多样性到底怎么来的?科学家怎么想?今天来给大家介绍一个日本科学家木村资生,他提出了的思想“中性理论”。讲讲我们该如何理解生物多样性的演化与由来。 “动植物为何会如此丰富?它们是怎么来的?” 第 一个系统提出这个天问的人是英国伟大的博物学家达尔文。他在贝格尔号航行到南美的时候,位于嘎拉帕斯群岛的雀鸟,生活在不同岛屿上的种类之间,具有相似性又有差异性。这群鸟大概有18种,有的嘴巴长而细,以虫子为食;有的嘴巴粗而短,以种子为食。
进化理论中著名的达尔文雀
刚开始的时候,达尔文只是采集标本,甚至没有鉴定出来它们的名字。他只是注意到了这群鸟儿奇特的多样性,特别是鸟嘴的极度分化,但他将其归功了“上天的创造”(Centres of creation)。
回到英国之后,看着这群同属一个类群的小鸟,达尔文被这群小鸟迷住了。它们的鸟喙逐渐传达出一个一个概念:不同岛屿食物不同,因此鸟喙 逐渐产生变化,最终导致了不同物种的诞生。
达尔文以自然选择演绎出来的进化树
达尔文因此提出一个理论:“适者生存”(survival of the fittest)。不同的岛屿,气候、食物和生存环境不一样,最终只有者适应的强者存活下来,达尔文和另外一位好奇的博物学家华莱士一起,将这个过程称之为“自然选择” 。 现在我们知道,物种的由来事实上是基因漂泊的结果之一。基因漂流被认为是种起源和多样性起源的重要手段,是合理的分子遗传解释。为了适应多变的环境,物种发生突变朝着适应的角度演化,最终变得多样。 达尔文的这个思考,成就了他成为最伟大的科学家之一。达尔文的《物种选择》“物竞天择、适者生存”几乎成为了自然界的真理,也几乎统治了全世界学人的脑瓜子。“进化就是适应”,“不利就会被淘汰”,达尔文的观点让大家都理所当然的将其公认为真理。 有趣的是,有一位日本科学家,在1968年提出了不同的观点。
提出“中性理论”的木村资生
这位科学家名为木村资生,是日本一位演化生物学家。他提出了一个更为细致的理论“中性理论” ,认为“进化事实上并非自然选择,而是随机性的遗传漂变。” 事实上大多数的突变并没有好坏之非,它们只是发生了突变。大多数突变对生存和繁殖都没有贡献。后世科学家将其称为“非达尔文进化论” 。生物的基因在传递过程中,很可能是一种无序的,中性的突变过程,而非朝着某个好或者坏的方向演变。很多基因的诞生,并非有什么选择,而只是运气而已。自然的演变,并没有确定的选择力量,只需要有突变不断补充新的基因而已。 以人为例,大约有1%的基因对蛋白进行编码,20%的基因组控制着这些编码区的表达时间和位置,仍有80%的基因组具有位置功能。为什么这么多的基因是无用基因?这或许就是无用之用的缘故。生物需要很多基因,以便在变化的环境中提供充足的基因变异。 从中性理论的观点看,一切生物的出现,不过是一个偶然而已。
四树木或许只是偶然因素成而成长为苍天大树
中性理论还被用于解释物种在群落中的物种共存与维持关系。 比如上图中版纳植物园沟谷雨林中巨大的大板根“四数木”,属于单科属植物,在雨林中巨大无比。大板根如何演化而来?这一株又为何出现在这里成长为如此巨无霸? 传统自然选择或生态位理论认为,潮湿的环境、肥沃的土壤等等或许是其成长为雨林奇观大板根的原因。但若放到群落水平,或者更大的尺度,考虑到雨林中拥有这成百上千个物种,以及没棵大树每年或许有上万粒种子,为何独此一株成为苍天大树,独霸雨林? 群落生态学家认为,这仅仅是自然的一种随机组合而已,任何一个个体的出现也只是偶然。 整个雨林也不过是个“天女散花”的随机过程和无序呈现罢了。 中性理论从基因突变逐渐转变到群落生态。特别在整个生态系统中,比如在热带雨林中,谁到底最终成为苍天大树,谁成为地上的小草?一切都是随机变化的命运罢了。
参考资料:
How Neutral Theory Altered Ideas About Biodiversity
https://www.quantamagazine.org/how-neutral-theory-altered-ideas-about-biodiversity-20201208/
牛克昌等. "群落构建的中性理论和生态位理论." 生物多样性17.006(2009):579-593.
周淑荣, 张大勇. "群落生态学的中性理论." 植物生态学报 05(2006):868-877.
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