演化速度史无前例,短短两代人间,它们从肉食动物变成了能吃素的

前沿科技 2年前 (2022) 虚像
4 0 0

撰文 七君

原本 " 祖宗 18 代 " 都无肉不欢,但是在短短 40 年不到的时间里,它们就开始转向素食,甚至为了吃素而长出了全新的身体结构。今天我们就来聊一聊一种能快速演化适应环境的生物——意大利壁蜥。

演化速度史无前例,短短两代人间,它们从肉食动物变成了能吃素的

意大利壁蜥(Podarcis siculus)。图片来源:wikimedia

意大利壁蜥(Podarcis siculus)是一种很小只的爬行动物,体长只有 13 厘米不到。它们的老家在欧洲地中海地区,是肉食动物,最爱吃的是各种节肢动物,比如昆虫。因为长相可可爱爱而且数量惊人,它们不仅被当成宠物,还是研究者的重要实验对象。

但谁能料到,这种看起来只会眨巴眼睛的小东西敢和达尔文的经典演化理论对线,在短时期内无中生有地长出了新的身体结构,走上了类似胖达一样的荤转素的演化道路。

事情要从 1971 年说起。那一年,美国马萨诸塞大学的生物学家 Duncan Irschick 和同事们来到了克罗地亚做项目。他们在亚得里亚海南部的 Pod Kopiste 岛上抓了 5 对意大利壁蜥,然后带到了附近的波德 - 马卡鲁岛(Pod Mrcaru)上。

演化速度史无前例,短短两代人间,它们从肉食动物变成了能吃素的

克罗地亚附近的 Pod Kopiste 岛(左)的 5 对意大利壁蜥被带到了波德 - 马卡鲁岛(Pod Mrcaru)上,并且开始向吃素演化。图片来源:prayoga.org

不过,意外出现了。

克罗地亚独立战争爆发。这场战争前前后后打了大概 20 年,直到 90 年代中期才彻底结束。由于战争,研究者们不得不中断研究,把蜥蜴留在岛上。

这个人类社会的意外却带来了演化的意外。

2004 年,克罗地亚恢复了波德 - 马卡鲁岛的旅游业,研究者们得以登岛取回当初的实验品。一开始,研究者们不确定当初的蜥蜴们过得好不好,甚至不知道它们是否还健在。但是岛上的景象他们大吃一惊。

Irschick 回忆道:" 岛上全是蜥蜴。" 这原本不是什么大事儿,因为波德 - 马卡鲁岛有自己的蜥蜴品种:达尔马希亚壁蜥(Podarcis melisellensis)。可是对波德 - 马卡鲁岛蜥蜴的基因分析显示,这些蜥蜴里没有任何一条是达尔马希亚壁蜥,而全是当初的那 5 对意大利壁蜥的后代。

这些研究者还发现了另一桩惊人的事:这些食肉蜥的 5 千多个后代现在全部都能吃素了。要知道在这些蜥蜴的老家波德 - 马卡鲁岛上,素食仅仅占微不足道的部分(7% 不到)。但是波德 - 马卡鲁岛上的意大利壁蜥不但能吃素,还很能吃:素食在春天占它们口粮的 34%,夏天则变成了主食,达到了 61%。

演化速度史无前例,短短两代人间,它们从肉食动物变成了能吃素的

图片来源:pxhere

在大多数生物学家眼中,吃肉的动物突然能够吃素,而且能消化超难分解的纤维素和木质素是一件不可思议的事,因为地球上只有极少数微生物(如白腐菌)能够分解这些复杂的有机聚合物。

石炭纪(约 3 亿年前)那会儿就是因为没有任何生物能分解植物,才让无法腐烂的植物尸骸在地下慢慢变成了煤炭。而现在地球上的动物也无法直接消化植物纤维,牛啊马啊等食草动物都需要借助微生物发酵,因此需要长出一个充当发酵罐的巨大消化道。

演化速度史无前例,短短两代人间,它们从肉食动物变成了能吃素的

煤炭其实是石炭纪地球的 " 绿色污染 "。图片来源:rawpixel

因为这一点,许多研究者曾认为,要从吃肉转吃素就必须长出更大的身体,这样才能容纳更大的肠胃。此外,能吃素的动物的体温还需要达到微生物活跃所需的高温。总之在吃素前要长成碳基培养皿的样子,这两个条件对于变温动物蜥蜴来说十分苛刻。

演化速度史无前例,短短两代人间,它们从肉食动物变成了能吃素的

反刍动物牛的消化道(粉)很大。图片来源:wikimedia

那么,这些意大利壁蜥为什么突然能够消化素食了呢?

原来,它们长出了祖先所不具备的肠道结构——回盲瓣。

演化速度史无前例,短短两代人间,它们从肉食动物变成了能吃素的

回盲瓣由括约肌构成。

回盲瓣这个结构是一种括约肌肌肉阀,它可以调节食物的消化速度,让肠道细菌有充分的时间对植物进行发酵,使其转化为蜥蜴能吸收利用的脂肪酸。

回盲瓣本身并不是演化中的新产品,但在壁蜥家族中却很罕见。实际上在意大利壁蜥所属的有鳞目蜥蜴中,只有不到 1% 的物种具有回盲瓣。虽然其他脊椎动物,比如胖达曾有食肉转食素的记录,但有鳞目蜥蜴很少发生这样的事。

也就是说,意大利壁蜥在至多 30 代、37 年的时间里,演化出了一个崭新的身体结构,并从食肉改为食素。Irschick 打了个比方:这就好比人类在几百年内长出了一条新的阑尾(阑尾原本的功能是植物发酵罐)。

演化速度史无前例,短短两代人间,它们从肉食动物变成了能吃素的

阑尾的位置。图片来源:wikimedia

为了吃素,它们的身体不但长出了新的括约肌,还把处理植物的工作 " 外包 " 给了配套队友:一肚子的 " 蛊 "。实际上,波德 - 马卡鲁壁蜥的肠道里充满了能消化植物纤维的细菌和线虫,但是它们的老家的同品种蜥蜴却没有,这也是令人啧啧称奇了。

当然了,为了更好地 " 吃草 ",这些蜥蜴的头也变得更大更宽,身体也像理论预测的那样变大了。

这些研究者评论道,一般来说,要完全改变食性需要数百万年的时间。但是这些蜥蜴只花了 40 年不到的时间就适应了环境,这可以说是十分离奇了。Irschick 说:" 这种演化速度是史无前例的。" 加拿大麦吉尔大学的生物学家 Andrew Hendry 也表示了赞同:" 这种变化非常惊人。"

身体的变化也带来了行为和群体结构的变化。由于不需要再追击猎物,它们的后腿变得短,速度也变慢了。再者,现在大家都爱吃 " 草 ",而植物在岛上很多,这些蜥蜴的领地意识减弱了,也住得更近了,它们生出了更多小小蜥蜴,让种群密度变得很高。

演化速度史无前例,短短两代人间,它们从肉食动物变成了能吃素的

意大利壁蜥身体的变化也打破了当地的生态平衡。在意大利壁蜥转向素食的过程中,这个岛上原本的蜥蜴群落却被彻底击败。虽然研究者们并不知道这个过程是如何发生的,但是现在外来的蜥蜴完全占据了本地蜥蜴的栖息地。

这项惊人的研究发表在 2008 年的《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。这个发现也改变了研究者们对演化的认识。这篇论文指出,快速演化或许是一种普遍现象,而非传统达尔文主义所认为的那样,是一种罕见特例。

可是,40 年就能进化成吃素的家伙未免也太能屈能伸了吧?到了荤菜往脸上怼的地方,它们还能这么淡定么?

有研究者开始琢磨,如何让这些小家伙 " 破戒 " 并重新开始吃肉。他们的实验结果再一次让研究者们惊掉了下巴。

演化速度史无前例,短短两代人间,它们从肉食动物变成了能吃素的

意大利壁蜥(Podarcis siculus)。图片来源:wikimedia

2010 年,比利时安特卫普大学的研究者 Bart Vervust 和同事发表了他们做的一系列实验。在 15 周里,他们给抓来的波德 - 马卡鲁岛意大利壁蜥投喂节肢动物(比如昆虫),看看它们的身体会不会出现变化。除了 " 肉 " 以外,这些壁蜥吃不到任何素菜。

结果,这些蜥蜴的肠道变短了,回盲瓣甚至直接消失了。原来对于意大利壁蜥来说,这回盲瓣是可以任意开关的啊。

实际上,回盲瓣 " 召唤术 " 对于意大利壁蜥来说可能只是一种不值一提的小技能。它们极强的适应能力早就得到了各种研究。

比如,意大利壁蜥虽然来自又干又热的地中海地区,但它们居然能够适应纽约长岛零下 20 摄氏度的冬天,并且扩散到了北美的许多地方。

这是因为它们可以进行进阶版本的冬眠:让体内的水直接进入过冷(低于冰点)状态而不结冰,通过这种 " 整机保护模式 " 直接睡过冬季。

演化速度史无前例,短短两代人间,它们从肉食动物变成了能吃素的

过冷水稍有扰动容易结冰。

它们还善于抄作业学习。2018 年发表在《生物学报》(Biology Letters)上的一项研究发现,它们不但能套用同种蜥蜴的经验,甚至能从不同物种的蜥蜴身上学习,找到藏有食物的塑料盒子,并打开盖子取出食物。

这样看来,已经忘记肉味只会暴啃竹竿的胖达君要努努力了呀。

吃素的动物头大肚子圆体温高,看来吃素不能减肥咯。

原文地址:http://www.myzaker.com/article/62ee91e98e9f0908085e5cdf

相关文章