自然選擇產生的10種殘酷現象 | 創傷性受精到底是個什麼鬼?
自然選擇的過程從來不需要符合人類的道德理念和審美哲學。由於生存壓力,自然對萬物進行篩選,結果有時候往往傷害到人類的情感,讓人覺得恐怖甚至邪惡。自然世界的多樣性和複雜性令人驚異和敬畏。然而,它的選擇過程並不總是那麼賞心悅目。
10.創傷性受精
能表現雌雄淘汰結果殘酷的就是它們複雜的形態學鬥爭,也就是生物個體間為了繁殖後代而相互競爭,以求在交配時最大化提高雙方的生殖能力。實際上,這個過程中陰莖是物種體內受精時速度最快的身體器官,體內受精也是新物種形成的指示符。
對於一些雄性無脊椎動物,其進化過程有些邪惡,陰莖用它所帶的鉤狀物去傷害陰道,使得雌性與其它雄性個體交配的可能性降低。
這種進化過程在溫帶臭蟲身上的體現最為極端,陰莖用它的長釘殘忍的釘在雌性腹部下方,使得雌性生殖系統完全受其控制。由於雌性需要修復新陳代謝功能以及避免疾病侵入,就可能會帶來殘酷的代價,使得壽命縮短。
9. 確保後代
在自然中生存不易且殘酷,動物出生的第一秒就會受到自然選擇的影響。根據一項可怕的成本效益分析,包括鵜鶘和帶冠企鵝在內的一些大型鳥類為了確保繁殖後代的成功率,會選擇一個相對容易的辦法,也就是再生一個,這個後生的蛋從孵化之初就註定了它死忙的命運。後生者總是比它的哥哥或姐姐幼小和孱弱些,它們掙扎著想得到父母的關愛和食物。如果在出生一周內它們僥倖沒被吃掉或趕出鳥巢,那麼等待它們的將是短暫而又充滿飢餓的悲劇生活。後生者存活的唯一目的是扮演候補的角色,只有在長子夭折時才會發揮作用。它們充其量只是父母實現能夠有一個孩子綿延後代的保障計劃。
對於一些後代眾多而生存空間有限的動物,比如青蛙和蝙蝠,兄弟姐妹間互相嚙食也會產生危險。據統計,如果可以有其他不相干的動物肉體可以食用,飢餓的動物們是不會進食它們兄弟姐妹的肉體的,但還是會有許多動物會食用。
8.幼體發育
在一個生物的早期發展階段,一個加速物種形態改變的捷徑是回撥基因鍾,改變其特徵發展的速度。通過模糊成體和胎兒的界限,把幼崽變成隱身忍者,把成體變成黏糊糊的附屬物,將其視為一種進化性的改變。
雄性海鬣蜥(鳳頭鬣蜥)用一個相關過程作為一種另類的交配策略。它們會為最大限度地繁殖成功做出努力,此時要忽略保衛大片領地和眾多雌性動物中的專屬異性,所需要付出的極大努力,雄性動物只是懶得成長。這些「卑鄙」雄性不會發展出明顯的第二性徵,而是停留在區別於雌性的幼年狀態。
儘管鬼祟的雄性私下裡性活躍,但目前的研究表明,在本領地大王眼皮底下,迅速撲向一個毫無戒心的雌性並立即發生關係,完成交配前,它們會在共配一雄的眾多雌性中間斷性手淫。
更多怪異照片是一些昆蟲的生殖發育,包括某種蓑蛾(袋蛾)。這些物種的雄性相當普通,雌性毛蟲從不破繭而出,雖然有發育成熟的成體生殖器,但仍是只袋中幼蟲。淡定的雄性用細長而易於纏繞的肚子與雌性交配,往往會因卡住死於交配過程。
有關這一話題,一個確定而討喜的觀點是人類也是幼稚的。縱觀整個哺乳動物進化,面部退化、變平,長得更像孩子,這一特徵一直退化為成年男女間微小的形態差異。
7.動物固著
動物退化的一種普遍形式是固著。固著動物拋棄自在生活而選擇植物式生存方式,永久固著在地表上。藤壺(蔓足亞綱)其實是與蝦蟹有關的甲殼類動物,它們從幼蟲開始自己的生命,這種幼蟲稱為金星幼蟲,是外表相似,自由遊動的生物。在合適的位置上,金星幼蟲用從觸鬚流出的分泌物把自己倒掛固定住,繼而退化為沒有眼睛、觸鬚,靜止的慮食性松果,之後會長成鈣質殼的柔軟袋狀物。
烏黑山毛櫸陸地上的紐西蘭南島介殼蟲(山毛櫸介殼蟲)也有相似的情形,在南島上雌性爬行幼蟲在樹皮縐中隱藏自己。它的腿和觸鬚萎縮了,而它的身體退化為膨脹的球狀物。固著有點像種倒退,而其真正賦予的是安全。固著的演變使得前寒武紀動物得以固定,還能調節海底不均勻穩定的培養基,從而形成關係密切而互利的群落。
有這樣一個神奇時刻,一個肥得變態的男人認為和費勁去洗手間相比,待在扶手椅上要更容易。可以把固著看作是這樣一個時刻。令人不安的是,這實際上是種連連見效的策略。
6.異性寄生
我們人類兩性間多麼平衡。然而自然中卻充滿例外,甚至有些例子令人嗤之以鼻。在自然世界,為了提高繁殖成功率,甚至淪落到信仰缺失的混亂地步,一些雄性進化到越過兩性平衡,長保年輕。
在深海已知的160種物種中,有23種雄性的生存方式和琵琶魚一樣,它們終其一生要做的就是尋找一個體態龐大的雌性個體,然後用自己的下巴附著在雌性個體身上。這些雄性沒有正常的口腔和消化道,所以如果沒有找到伴侶的話,幾個月之內就會餓死。
成功寄生之後,雄性的身體就開始退化,慢慢的喪失所有的雄性特徵,直到變成只有睾丸會快速跳動的贅生物,並且與寄生雌性共享循環系統和營養物質。雌性個體在和雄性個體融和前都是缺乏第二性徵的,也就是說只有兩性融合後才可以產卵。最讓人印象深刻的是,兩性融合併不能保證雄性終身忠誠,有些物種一生甚至會有多達七個寄生伴侶,也就是會帶著上一任的身體寄生到現任身上。
5. 寄生退化
自然總是青睞高效率和特殊化。而關於自然選擇有一個常見的錯誤觀念,就是認為進化一定是進步的,並且最終會導致生物更加複雜。寄生蟲就是對這一結論的有力反駁。為了讓自己不顯眼,他們儘可能簡化自身,好寄居到大型生物體上以吸食流體和其它組織為生。讓人驚詫的是,地球上有至少40%的生物是屬於寄生類的。
最近的一項研究重新定性了這些寄生黏體動物群,它們本質上是奇異的軟體動物,沒有複雜的消化系統和基因組,僅由簡單細胞組成,體積比其它生物小20-40倍。這些黏體生物放棄了作為一般動物的主要特性,比如用來控制多細胞基本運作的同源盒基因。黏體動物的存在模糊了動物王國的劃分界限。
最讓人印象深刻的寄生退化例子是雌性藤壺,作為一種水產幼體,它寄居在螃蟹體內。成形後就從介蟲退化成類菌,由於沒有進行細胞分裂也沒有明顯的器官,它只能在宿主的鼻竇內蠕行,並且過濾吸收宿主體內的營養物質調節自身,從而提高自己的繁殖成功率。成年藤壺沒有大腦,只有最簡單的神經系統,看起來就像H.R.吉格爾的暗黑美學畫作一樣,和神聖的小鹿斑比形成強烈的對比。
4.集群發展
愉快地探索了動物可以簡化到何種程度後,是時候了解一些自然選擇用來整合個體、令人反胃的方法了。
假設你的身體不由細胞組成,而是成千上萬個與你基因相同的微小副本,他們通過皮膚的熔合連在一起…而且這個整體柔軟地搖曳著,以使你的身體完成基本機能。你硬一些的部分則可能是犧牲了幾百個副本、由屍體鈣化堆積而成。儘管研究還不充分,這樣的超個體在動物界卻不罕見,並在腔腸動物(Cnidarians,如水母、珊瑚、海葵等)中最為明顯。
一種最著名也最複雜的超個體是僧帽水母(學名Physalia physalis,亦稱葡萄牙戰艦Portuguese man-of-war),它看起來很像水母,實際卻是一個集群,由多種類似水母的無性繁殖個體組成,它們全都連在一起,就形成一個巨大的水母超個體。其它相關的管水母(siphonophore)則形成了游來游去的明膠狀繩索,每一根都比藍鯨還長。
管水母專家凱西·鄧恩(Casey Dunn)把這些生物比作退化程度不同的巨型連體雙胞胎(Siamese twins),很多都只有腿,嘴,或生殖器。稱得上是自然界的「人體蜈蚣」。鄧恩認為管水母對自然界的個體形成有指導意義,他對「管水母癌」尤為感興趣。這種「癌」使正常動物退化成集群,自私地犧牲周圍個體,以使自己獨立。
不過,這些都不過是冰山一角罷了…
3.寄生癌症
由於傳染性面部腫瘤,自1996年以來,袋獾(學名Sarcophilus harrisii,亦稱塔斯馬尼亞惡魔Tasmanian Devil)的數量減少了80%。袋獾喜歡打鬥,面部腫瘤病(Devil Facial Tumour Disease,DFTD)起於一只袋獾,卻通過相互抓咬,迅速傳遍了袋獾群落。該腫瘤只需六個月即可長大,而宿主也就此死於進食障礙、其他器官受傷或失明。
千百年來,還有一種叫犬傳染性性病腫瘤(CTVT)的癌,在做著類似的寄生勾當,從每個新宿主的細胞線粒體中竊取能量,維持自己的生長。
寄生癌症使人不安地想起了一個問題:什麼才算活物。它們有基因變化、能自我複製,而且與宿主細胞表現得完全不同。等著瞧吧,它們可以說是一種高度退化的無性繁殖寄生哺乳動物。病毒已經讓我們對何為生命舉棋不定了,這些癌症似乎也已進入了生命界。沒錯…癌實際上已經憑本事成為了動物。
2. 跳躍基因
想要完全理解自然選擇,我們就要放寬對於生態系統以及它的組成部分的認知。動物在所處環境中面對的適者生存問題也同樣會出現在細胞層級中。理查德·達爾文所著的《自私的基因》一書中,就有對寄生基因序列的詳細描述,這些序列被稱為轉座子。轉座子源於我們類蜥蜴祖先的DNA所受到的病毒性入侵。轉座子由大概1/3到1/2的人類基因組組成,通常較短,能夠自行複製和修復無用基因。儘管如今最為流行的理解是,轉座子通過基因組製造出重要的原始聲響和變種,用作之後的基因向有利方向突變和進化,但其實只有一小部分的轉座子會重新用於基因組並直接對身體機能產生影響。
根據最近的一項分子進化理論,轉座子通過靜音突變運作,而不直接影響生物體。如果轉座子直接改變了周圍基因的功能,就會有損宿主的健康,也會讓它自己脫離基因庫。這就意味著我們認為人體處於穩定,獨立狀態的理念只是一種以人為中心的錯覺。在所有的自然選擇中,小到我們最基本的分子結構都隨時隨地存在競爭。不僅是來自生物體各個層級的寄生者,連我們自己都只是轉座子運作過程的體現。
1.傳染性病毒
儘管相對於其他病毒,傳染性病毒的構造更為簡單,但是它形狀奇特,有可以自由活動的蛋白質,還能通過自我複製把別的蛋白質轉型,它們在宿主的大腦內慢慢積聚。由於絕對的簡單性,傳染性病毒是最佳的寄生者,可以通過疾病在物種間傳播,而且這種傳染在目前的科技水平下是無法治癒的。
當蛋白質積聚成我們所知的生物體,它們就不再像以前那樣運作,而是不斷進化。斯克里普斯研究所(Scripps Research Institute)的研究表明,當傳染性病毒暴露在抑制物下,就會產生像細菌和病毒那樣的抗性品系。儘管缺少遺傳物質,自然選擇還是可以在之後的過程中發揮作用,也就是在複雜有機分子中,由基因轉變成染色體。
傳染性病毒不管怎樣都不能算作有機體,但是它們是適應自然選擇的產物,可以對宿主產生可怕的影響,比如會讓人患上瘋牛病和庫魯病。近期的研究甚至暗示它們是阿爾茲海默症和帕金森症(Alzheimer and Parkinson)的元兇,雖然有些誇張,但相關蛋白質在某些情況下確實會被病毒傳染。
當然,並不是說構成人體的分子甚至整個自然都厭惡我們,只是它們有自己的運行機制,不會受到人類的喜好影響。
翻譯/忘添書、fairyif1325、 純兒
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