動物隨機變異出保護色、擬態等生存手段會不會太巧了?
謝邀。
變異是隨機的,但是自然選擇是有目標的。如果生物擁有利於自身基因散播(自身的繁殖,或者擁有同樣基因的親戚的繁殖)的變異,那它們的變異基因數量就會增長,取代其他的基因。然後在這個變異的基礎上,又出現了新的變異,新的變異中,利於基因散播的那些又被留下來,這樣日久天長,就會造成精緻複雜,利於繁殖的特徵,我們稱之為「適應」。
奇特的「適應」,不是一蹴而就的,而是多代生存競爭,微小的突變不斷積累的結果。比如像枯葉的昆蟲,可能先有一些昆蟲經過突變,成為了褐色,然後它們可以躲過捕食,繁殖起來。在褐色的基礎上,又有一些昆蟲出現了粗糙的條紋,它們躲避的能力更強。再接下來出現更細緻的圖案,以此類推。現在我們可以在電腦上模擬這個不斷突變和選擇的過程,稱為遺傳演算法,用它可以得到很多結果。一個更直白的例子,是足球騙局的故事。發郵件給幾萬人,一半說張三隊贏,一半說李四隊贏。如果張三隊贏了,下一場要和王五隊繼續比,就給「猜對」的那些人發郵件,一半說張三隊贏,一半說王五隊贏,以此類推。幾場比賽過後,剩下的那些人,就會覺得這些騙子擁有什麼神奇能力,騙子就可以讓他們心甘情願地掏錢了。順便一提,陳楸帆拿這個相當有名的故事稍微擴寫了一下,發到科幻世界上了,從此路人轉黑,哪有這麼坑讀者的…… 進化是隨機的,自然選擇是定向的。如果考慮的時間維度不夠長,那麼確實很難理解這種現象。
比如題主提到的枯葉螳螂,其生命維度和人類是不同的。人類需要25年生長成熟,現在一代人差不多也就是二十來年。而枯葉螳螂這種昆蟲,六個月就發育成熟,繁殖後死亡,一代大約也就一年。
從春秋戰國時期到今日,以孔子後裔為例,到當前的大成至聖先師奉祀官,是孔子79代嫡孫。孔子是公元前500左右的人物,至今兩千五百年左右,一共才79代人。我們常說的千秋百代,百代遠比千秋更長。而兩千五百年,對於枯葉螳螂就是兩千五百多代。要是從更久遠的時候,第一代枯葉螳螂算起,就更是不知道經過多少代了,幾百萬年的話就是幾百萬代。這種歷代的自然選擇,最終出現和枯葉幾乎一摸一樣的性態是很正常的。
定向選擇的進化遠比想像中要快得多。比如我們就經常看到新聞,說園藝家又培育出什麼特殊顏色的花卉,這種顏色之前沒出現過云云。其實就是人工定向選擇的結果,一代代的培育,足夠多代後就能選擇出想要的性狀。
犬是四五萬年前人類從灰狼馴化而來,至今已經有三百多個不同品種了,彼此形態、習性都有極大的不同。有茶杯犬這樣極小的,也有哈士奇這樣健碩的,有性情溫順的,也有活潑好動的。這些都是人類定向選擇的結果。
而自然選擇雖然不像人類這麼刻意,但是也是定向的,足夠多的代之後,就會進化出讓人驚嘆的結果。
你這個問題非常容易解釋
世界上擬態枯葉的螳螂有幾百種,下面幾個常見的亞科,屬的螳螂擁有背板擴展擬態+翅膀+中後足擴展
Deroplatys(枯葉屬),Phyllocrania(幽靈螳螂屬),Parablepharis(擬捷螳屬)、gongylus(琴錐螳屬),pseudoacanthops(南美) 當然我們這裡還不包括大量的亞科或者屬,比如B屬枯葉(包含3種),Acanthopidea 科下面上百種。為了更直觀,我們來看幾張
當然我們也要知道螳螂還會有很多別的種類和擬態方式。我們選擇一個產地,就比如馬來西亞半島吧,在這我們能找到多少種螳螂? 答案是200-300種。其中擬態枯葉的螳螂就超過50-100種,同時我們也不能忽略各種擬態苔蘚,葉子,樹皮,花朵的螳螂。
這裡就是你第一個問題了,進化的開端是隨機的變異。 嗯沒錯,如今你看到的只是自然過濾器下的產物,當然我們要接受還有很多和擬態不沾邊的螳螂也存活了下來,比如斧螳(恐怖的繁殖數量),刀螳(恐怖的耐操程度),金屬螳(是的就是和金屬一樣,躲在樹皮里),沒錯,那些擁有者超強擬態能力的螳螂,讓你驚嘆作弊開掛的螳螂靠著牛逼的保護色和擬態繁衍了下來,同時那些沒有擬態能力的螳螂也靠著強大的繁殖數量和奇特的生活方式沒有被過濾掉。
螳螂存在於這個世界上億萬年了,每一個種群都有億萬代來變異(螳螂大約8個月-1年一代)地球上有多少個種群呢? 一般來說一個種群的活動範圍大約不會超過30平方米,同時一片30平方米的熱帶雨林中可以找出3-5個種類的種群。 這樣一算,是不是覺得機率這事情在昆蟲眼中根本不算什麼了呢? 甚至,你所看到的奇妙物種,是大自然過濾後你所看到的,而那些變異成吸管,月亮,毛髮,或者別的奇葩,要麼還在世界的某個角落裡等著你去發現,或者早已被大自然過濾掉了從無機分子到細胞,生命出現的幾率似乎更小,但生命出現了,還出現了人,人還創造了神!
神說:我出現的幾率這麼小,我都出現了,這個世界還有什麼是不能出現的?要有光!
幾億年積累的基因的多態性讓這些蟲子在變異上有了豐富的素材。這些基因就在那裡,啥時候需要拿來用就行。所以這些蟲子 面對外界自然環境,蟲子不需要重新發明某個基因,而是把以前的素材排列組合,激活某些,沉默某些。
這裡說的基因的激活和沉默不是發生在某一隻蟲子身上,而是發生在一個不小的群體上。蟲子量很大,總有些蟲子剛好是某種樣子,外界環境適合它們,它們就活下來。而且蟲子大多數很能生,幾代就佔優勢了。當然也有一代蟲子自己就發生變化的小表型。例如顏色啦之類的。
我養的一種蟲子,褐飛虱,吃水稻的。培養條件一但變化,下一代,嘩啦啦,顏色也變了,翅膀長度也變了。只需要一個月。
蟲子生長是非常對稱的,我們算下形成很複雜的圖案需要多少要素?顏色只是幾種基本色的搭配。線條只需要規定按照哪個基本規律自然成長(我以前玩過一個軟體,把一些公式變成三圍立體圖,發現很簡單的公式就能變成非常複雜的圖案)。然後再規定什麼時候發育啥東西。這就結束了。單單考慮花紋,真不需要太多要素。就算考慮身體形態,其實要素也很簡單,昆蟲每一節,長寬高而已。具體到操作,體節橫向縱向發育的時候長多少就行了。再加上一些其他不用很多的修飾基因,例如毛刺啦之類的。每個複雜的東西都能分解為簡單的要素組合。
生物上的東西就是這麼簡單粗暴,有效率,最後的效果卻是特別神奇。自身的努力固然很重要,但是也要考慮到歷史的進程
隨機選擇進化出一千種生活在某區域的生物
大自然消滅了999種不合適的
留下來的就是你現在看見的
演化是緩慢的,漸進的,極少有一蹴而就的。
顏色和形態每接近枯葉一點,它們的生存幾率,將基因遺傳下去的幾率就會大一些,在無數年的繁殖過程里,這個優勢被不斷放大,擬態也被逐漸完善。
你無法理解的,是時間的力量其實沒那麼複雜,自然界常見的顏色並不多,常見的比如綠色,褐色,黑色等等,所以要改變體色並不很困難,
不光是時間長的原因。 演化的速度比一般人想像得要慢,但遠比假設隨機演化的數學計算結果要快得多。 環境條件持久不變時,生物的特定演化是加速的,一旦完全適應了環境,就停滯在此形態上千萬年,直到環境再次發生大幅度變動。過去我是這麼想的,
直到有人告訴我這樣一句話:「你以為小概率事件永遠不會發生,那是因為你不知道上帝擲了多少次骰子。」見英國工業時期的黑白蛾子,也就幾十年
PS:後續我又去深入了解了關於樺尺蠖外觀變化的研究情況。雖然也有爭議,但是多地點,多人的獨立研究,都指向了自然選擇這一原因。再次證明了達爾文的偉大和深刻洞見。
不巧的那些都死絕了而已?自然界的想像力遠大於你
不合適的擬態都掛了
你看不到 你也想不到
所以你才覺得現在留下來的巧
像枯葉,具體來說是這麼幾個步驟,變棕色,變扁/寬,形似葉脈的凹凸紋路/平面色斑,形似枯葉的隨機缺口。全部達成,最多需要六個性狀的組合。而自從螳螂的共同祖先:蟑螂【沒錯你沒看錯就是蟑螂】已經有上億年,而比較成形的螳螂出現也有數百萬年。昆蟲繁殖數量大速度快產生變異的幾率和演化速度飛快,再加上其跨越的時間跨度上,枯葉這一環境因素始終存在。所以逐漸通過自然選擇統合六個性狀還是很合理的。
這可是漫長時間帶來的演化啊……可不是什麼突然發生的事 也許一開始這個昆蟲中,顏色更偏枯葉的更容易活下來,其他有一點偏差的顏色的蟲子更容易被發現,就被吃了。活下來的偏枯葉色的成功不被發現,遺傳了這個基因,但這個過程可能要成千上萬年,再然後,這一堆蟲子中互相略有偏差的集合里,也有容易被發現和不容易被發現的----稍微有點稜角的更像枯葉,更容易融入枯葉的環境里不被發現,所以它們的基因留了下來,在經過漫長歲月後,越來越像枯葉了。實際上,也許這些蟲子自己也不知道自己像不像枯葉,舉個例子,在遇到天敵和危險時,躲到這個顏色的環境里不容易被發現,活下來的幾率更大。所以這個行為已被寫在了它們的基因里(採取這一行動的蟲子們),下一次遇到同樣的情況,即使是它的孫子被也有更大幾率作出這一舉動,避免被吃。你其實是開了上帝視角,以為這些耗費無數生命和漫長時間的修改是一瞬發生的,所以才有了不當的想法。》回答你的問題,時間一長,事情發生的幾率從宏觀上說更大,你只是看到了這個結果忽視了過程(巧合的集合不再是巧合)。
這個問法不對,學界以前的問法是:半隻翅膀有什麼用?翅膀只有完整的功能才有生存優勢。當進化不完全時為何沒有被淘汰。突變是隨機的,選擇是有方向的
再小的可能性乘以無限的時間就會變的無限接近於必然,47億年的時間已經夠長了,長到可以讓「太湊巧」變為「很可能」。
巧的是你正好沒見過變異成其他樣子的而已
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