达尔文又对了!当变色龙从非洲转移到夏威夷,快速进化被见证了

当我们谈起达尔文提出的进化论,总会有人怀疑,他们不相信化石研究,不相信DNA测序,只会一遍又一遍地问:人类怎么可能是由猿猴进化而来的?那现在的猴子怎么没进化成人?

物种的进化,是一个非常非常漫长的过程,因为当一个物种进入一个新环境后,不可能像《数码宝贝》的角色一样,只需要几秒钟,“Duang”一下就从低级进化到高级。在真实世界中,物种需要在基因突变的驱动下,经过一代又一代的自我筛选,选择优秀的特征,淘汰不能适应环境的特征,才最终完成进化,这个过程往往需要几百万年甚至上千万年的时间。

物种的进化需要如此漫长的时间,就算今天的猴子能进化成人,你也没法看到它们进化的整个过程啊!但是,有一种现象能够彻底说服对进化论持怀疑态度的人――快速进化。

鲸鱼的祖先原本是一种陆地动物,它们只花了800万年的时间就进化成彻底的水生动物,800万年仍然很漫长。而一种入侵物种,给了人们一个难得的机会去窥视进化的过程,因为它们经常在与其原生栖息地截然不同的新环境中生存,其中一个物种是杰克逊三角变色龙(学名Triocerus j.xantolophus),它们在20世纪70年代被意外地从东非引入夏威夷群岛。

发表在《科学进步》(Science Advances)上的新研究表明,夏威夷变色龙比来自东非本土栖息地的个体显示出更明亮的社会信号,可能代表着快速进化的一个例子。

一、远离家乡

1972年,大约36只杰克逊三角变色龙从它们的家乡肯尼亚来到夏威夷的瓦胡岛。这些变色龙在抵达夏威夷时,已经奄奄一息。瓦胡岛的一家宠物店老板罗宾・文图拉在自家花园里打开了宠物箱,让它们自由地在花园里游荡,为它们提供新鲜空气和恢复健康的机会,但他低估了变色龙移动和恢复的速度――它们很快就扩散到周围地区,变成了入侵物种。

这一创始群体代表了一次偶然的入侵,随后成为一次无计划的进化实验。当一种动物从一个有大量鸟类和蛇捕食者的环境中,被引入一个几乎没有捕食者的岛屿时,会发生什么?

二、进化在起作用?

科学家们预测,由于相对不受捕食者的威胁,夏威夷变色龙的颜色,会比肯尼亚变色龙更精细或更明亮,因为它们已经不必害怕因为自己更亮的身体颜色,而在捕食者面前更显眼。

在动物界,明亮或色彩鲜艳的体色可以吸引目光敏锐的捕食者的注意。这降低了个体动物生存的可能性,进而降低了其繁殖适应性(或遗传给后代的基因数量)。当生存受到威胁时,自然选择会起到刹车的作用,阻止颜色的进一步细化,或者将明亮的颜色转移到捕食者看不到的身体部位。

例如,许多蜥蜴的下侧或喉部隐藏着鲜艳的颜色。在南非,雄性扁平蜥蜴会通过抬高下侧并露出鼓起的喉咙向对手发出信号,而平时它们为了不吸引捕食者的注意,而故意隐藏。另一方面,显眼的体色展示也可以增强健康的信号。例如,更健康的雄性往往更多姿多彩,可能对雌性更具吸引力,从而更容易赢得交配机会。

这种生存和色彩之间的拉锯战,在固定或季节性依赖颜色的物种中有很好的记录。例如,当危险的捕食者分享它们的溪流时,孔雀鱼变得不那么鲜艳。然而,在变色龙等具有动态颜色变化的动物身上,人们对它的了解较少。

虽然科学家们对变色龙如何改变颜色有很好的了解,但他们不知道当环境中有更多的捕食者时,它们是否会调节自己的体色。也可能是自然选择阻止它们产生彩色或明亮的颜色信号,超过一定的阈值。为了验证这些预测,他们前往肯尼亚和夏威夷研究野生变色龙的颜色变化。

三、充满活力的测试对象

变色龙是很好的研究对象,因为它们有很强的刺激反应。你可以把它们放在远离它们常去的地方的树枝上,给它们一只假捕食者或另一只变色龙,它们会全神贯注于这些刺激对象,而完全无视研究者。

在一对一的互动中,科学家们让每只雄性变色龙分别面对一只雄性、一只雌性、一只鸟类捕食者模型和一个蛇类捕食者模型。在实验过程中,研究人员使用光学光谱仪测量了它们的颜色。该仪器允许他们量化颜色的两个指标:色度对比度(基本上就是颜色的多寡)和亮度对比度(亮度的多寡)。他们还测量了构成变色龙发出信号背景的绿叶植被,通过这种方式,可以估计在特定背景下显示变色龙的可检测性。

四、一个令人兴奋的快速变化的例子

结果特别令人兴奋,超出了预期,他们发现,在雄性求偶时,夏威夷变色龙比肯尼亚变色龙表现得更明亮,更引人注目。这与科学家所说的“局部适应”是一致的,这就是信号将被微调,以便在使用它们的环境中更容易检测到的想法。

有趣的是,与蛇模型测试相比,这种效应在面对鸟类模型测试时更为明显,这可能是因为蛇的颜色辨别能力比鸟类差。最后,夏威夷变色龙也比肯尼亚变色龙有更强的变色能力――它们可以在更大范围内变色。

科学家们不能完全确定夏威夷变色龙身上更亮的信号代表着快速进化,这种程度的颜色变化也可能是由于可塑性造成的,即动物因当时的环境条件而改变到不同的状态。然而,可塑性本身可以进化,变色龙的颜色变化可能是进化变化和可塑性的结合。

来源:寰宇科学新观察

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