三十年加拉帕戈斯群島地雀的進化
達爾文1835年來到靠近赤道,物種豐盛的加拉帕戈斯群島。他印象最深刻的是島上的13種地雀(finch)。達爾文對這些地雀產生莫大的興趣。這些土褐色的鳥都很小,雀嘴的形狀和大小各異,以便用來啄食不同的食物。達爾文因此得出結論:這些地雀都是由一種鳥的祖先進化而來的。達爾文說,"加拉帕戈斯群島的生物決定了我的全部觀點。"這些多樣的地雀使達爾文產生自然選擇理論的思想。
1973年,普林斯頓大學的格蘭特夫婦去加拉帕戈斯群島在一處偏避的荒島上考察地雀,開始了他們的三十多年的研究。他們與幾位學生一起,測量形態,進行自然演化的實驗,跟蹤每一只地雀從生到死,一天天重復著測量鳥喙、采集種子,比較動作,分析數據。他們所從事的是非常傳統的進化生物學的研究。
在這個小島上生活二種最為常見的地雀,一種是中等地雀Geospizafortis,另一種是仙人掌地雀G.scandens。中等地雀的喙非常鈍,適于吃一些多年生草本植物的種子,其中一些大一些的個體可以咬破一些具有艱硬外殼的種子。而仙人掌地雀生有一張細尖的嘴,非常適于吃仙人掌的花粉與果實。
格蘭特夫婦三十多年的研究顯示,在短時間以內,可以預見進化的方向,但是數十年以后,誰也不能確定進化的方向。毫無疑問,氣候影響著地雀的進化,但是產生的影響異常復雜。自然選擇也不是影響這群鳥的唯一法則,因為他們之間的基因交流很混亂。在這個小島上生活著的二種地雀可以種間雜交,然而,雜種卻不象騾子不可育。這種雜交因素是這些地雀進化神速的原因之一,可以想象在其它一些動物進化過程,人們往往沒有注意到雜交因素的影響。
食物種類的變化是分別適合不同的大小或形狀的嘴,這在達爾文的進化論中已經講的很明白了。1977年,拉妮娜現象引起的干旱橫掃島上的一切結細小種子的植物,因為以這些植物的種子為食的多數中等地雀死亡。但是其中一些嘴巴大的鳥卻生存下來,因為他們可以吃一種稱為攔路鉤的植物的很硬的種子。數代之后,中等地雀的嘴便增大了4%。到了1983年小島又經歷了厄爾尼諾現象引起的大雨洪水洗禮,島上結小種子植物便大量繁殖起來。經過幾年以后,中等地雀的嘴便小了2.5%。
仙人掌地雀的同時也在進化著,但自然選擇的作用在它們上面的表現的卻沒有那么顯著。當1983年的大雨泡壞了島上的仙人掌時,那些嘴型鈍一些的個體可以吃其它植物的小種子,所以得了生存下來。但是格蘭特夫婦發現一個怪現象,數年過了以后,仙人掌地雀的嘴變得越來越鈍,但大雨引起的選擇壓力早已消失。真正的原因,格蘭特夫婦發現,是由于仙人掌地雀與中等地雀產生了雜交!1983的洪水過后,大量仙人掌被摧毀,雌性的仙人掌地雀由于力量弱小競爭不過雄性,從而大量死亡,導致該種鳥的雌雄比例達到1:5。一些雄仙人掌地雀先擇與中等地雀雜交,雜種后代不但健狀而且可育。此外,這些雜種繼承父親的特點,雄性的鳴叫聲與仙人掌地雀的一樣,而雌性也只對雄仙人掌的叫聲感興趣。所以,中等的地雀的基因流入到了仙人掌地雀的基因庫中,從而導致它們的喙變得越來越鈍。
這種現象被稱為"基因滲入"或"種質滲入"。它從一方面說明物種之間生殖隔離并不是如我們原來想象的那樣難到突破。在物種進化中,這種難以預料因素往往很少考慮,因為很有有人象格蘭特夫婦那樣長時間觀察這些地雀。
對于這些地雀的進化前景,誰也說不清。格蘭特夫婦的研究還在繼續。
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