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被吃掉毒死才知道有毒的進化意義在哪?讓同類警戒嗎?還是消滅天敵?雙方是怎麼達到平衡?


看起來以生命為代價把把天敵毒死對個體並沒有什麼好處。要正確的理解這個問題,需要用到兩個概念:親緣選擇進化的軍備競賽

1. 親緣選擇

我們知道進化的最根本推動力量是基因。為了生存和 複製,基因製造了各種生存工具 - 也就是在地球數十億年歷史上出現過的所有生物,包括人類。 創立社會生物學的威爾遜說過,有機體只是DNA製造更多的DNA的工具。生物的天職就是維持DNA的永存不朽。

圖片來自Find Out How Damaged Your DNA Is With A Home Test Kit

為了達到這個目的,生物體的一個重要任務就是保護自己的生存,並且爭奪有利的生存條件,廣泛的傳播基因。自然界中千姿百態,精彩紛呈的生物行為,如捕食,求偶,繁殖,哺育,還有人類社會裡的興衰成敗,金戈鐵馬,爾虞我詐,勾心鬥角,乃至花前月下,纏綿悱惻,本質上都是基因操縱著生存工具在爭奪資源,試圖複製和和傳播。為了達到這些目的,基因必須是自私的,生物體的行為也是必須自私的。

需要強調的是,基因的生存並不是指DNA分子本身的生存,而是它攜帶的信息的生存。存在於一個生物體內的DNA分子會隨著生物生命的結束而消亡,但是DNA攜帶的信息會以複製的方式隨著生物的繁殖而永生。認識到這一點十分重要,因為它讓「自私」這個簡單的概念就變得複雜。這裡複雜性主要體現在生物體如何對待和自己有親緣關係的其他個體。

有親緣關係的生物個體之間基因的相似度比較高。比如,如果你獲得了一條來自母親的基因A,你的每一個兄弟姐妹都有50%的概率也獲得這條基因。如果你幫助了你的兄弟姐妹,也就是幫助了你體內的基因A的生存。所以親族之間的相互幫助的行為同樣也有利於基因信息的生存,這就是利他主義行為在基因層面上的解釋。親緣關係越遠,你們擁有相同基因的概率就越小,那麼你去幫助別人的動機也就越小。在這種幫助伴隨著一定代價的時候,親緣關係的遠近就會成為一個重要的衡量標準。當然,基因沒有意識,不會做出有目的的行為。這只是在進化和自然選擇過程中表現出來的客觀效果。

我們來設想一下親緣選擇是怎樣幫助毒素基因在一個蛙類種群中傳播的。當毒素基因剛在這個物種中出現的時候,只有少數蛙帶有毒素基因,而且毒性一般都不強。假設有這麼一個家庭,父母都有毒素基因,而子女大多數有毒素基因,。有一天,一隻小毒蛙在門口溜達的時候,被住在隔壁的蛇吃掉了。蛇回去以後上吐下瀉,折騰了一宿,知道自己吃壞肚子了,從此得到了一個教訓:那種蛙不中吃。研究表明,多數捕食者只需要這樣一次教訓就足以銘記終生。失去一隻小毒蛙的毒蛙家庭從此快樂幸福的生活在一起。比起沒有毒素基因的蛙,這個家庭的成員顯然獲得了更好的生存條件,這也有利於毒素基因在這個物種中傳播下去。假以時日,毒素基因就會遍布整個物種。

(註:這只是一個例子,可能和真正的毒箭蛙進化過程有出入)

圖片來自Poison Dart Frog

2. 進化的軍備競賽

在上面的例子中,在所有當地的蛙都有了毒素基因以後,似乎蛇只有一個選擇,就是換一份菜單。但是實際情況卻不是這樣,有毒素的動物基本上都是有天敵的,包括毒箭蛙。此外,還有兩個奇怪的現象。第一,有毒動物的毒性相當驚人。一隻金色毒蛙的毒素足以殺死20個人或10000隻老鼠,北美的粗皮蠑螈也具有類似的毒性。由於製造毒素也需要消耗能量,它們把能量用在製造過分厲害的毒素看起來是一種浪費。第二,它們的天敵對這些劇毒動物卻照吃不誤,表現出了令人驚嘆的抗毒性。

圖片來自Rough-skinned Newt; Ever touch a snake?

以北美的粗皮蠑螈(rough-skinned newt)和它的天敵帶蛇(common garter snake)為例。這兩種動物是共同進化的。蠑螈進化出了毒素基因後,帶蛇跟著進化出了抗毒基因。然後蠑螈進化出了更強的毒素,帶蛇也跟著升級了抗毒性。這個過程就像國家之間的軍備競賽:兩個國家爭相發展出壓制對方的先進武器。如果一方停止武器升級,就會面臨滅亡的下場。現在,一隻蠑螈的毒性足以殺死幾十個人或者幾萬隻老鼠,卻仍然不能殺死一條帶蛇。然而,這並不意味著蠑螈是軍備競賽中的輸家。實際上,雙方的位置是動態平衡的。帶蛇為了捕食蠑螈,也需要付出代價。它吃了蠑螈後雖然不會喪命,但會在相當長的一段時間裡行動遲緩,後果是增加了它自己被天敵捕食的概率。此外,帶蛇個體之間的抗毒性也是有差異的。抗毒性強的個體行動能力相對較低,所以面對天敵時生存的概率也會減小。另一方面,蠑螈要生產毒素,也需要消耗本可以用於覓食或繁殖的能量。雙方都在不遺餘力的發展軍備,但是卻不能採用窮兵黷武的策略。


我們日常生活中接觸到的自然物質絕大多數沒有直接毒死健康人的能力,那些身體對常見物質毒性敏感的人種都被毒死了,沒有留下後代。

打個比方:曾經存在過「萱萱DIY一型」人種,身體無法承受極常見的化學物質NaCl,因為NaCl太常見,它們早都嗝屁光了,而我們,只是身體恰好對NaCl致死量要求遠高於日常攝入量的人的後代。

自然界確實存在不少對人類來說致死量非常低的劇毒物質,儘管它們能毒死人,但大多數人接觸不到,沒毒死的人還可以生孩子啊,不影響人類種群的繁衍。

能提出這樣的問題,如果題主是小學生或初中生,那你非常有前途,絕對是人才。

如果是高中生,就沒什麼好說的了,建議你好好複習高中生物。


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