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進(jìn)化的邏輯︱失控的尾巴

史鈞
2022-11-30 08:21
科學(xué)城邦 >
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有長尾巴的孔雀,就會有短尾巴的孔雀??纱瓶兹笧槭裁雌矚g長尾巴的雄孔雀呢?那么長的尾巴除了好看之外,幾乎沒有任何實(shí)用價(jià)值——雌孔雀自己沒有長尾巴,不也活得好好的嗎?

事實(shí)上,這種審美品味在鳥類中相當(dāng)普遍,從長尾寡婦鳥到歐洲倉燕,莫不如此。并且,雄鳥的尾巴越長,越是能夠通過信息評估,得到雌鳥的青睞。

長尾寡婦鳥

為什么會這樣呢?達(dá)爾文認(rèn)為,這是性選擇(sexual election)的結(jié)果。但長尾巴既不利于飛行,也不利于躲避天敵,堪稱花樣作死的性狀;而雌性偏偏就喜歡,加在一起,簡直是雙雙作死,與自然選擇(natural selection)的原理頗有出入。

那么,到底是性選擇理論錯(cuò)了,還是自然選擇理論不成立呢?

達(dá)爾文認(rèn)為兩者都沒有錯(cuò),對于它們之間的矛盾,他選擇了無視。達(dá)爾文去世后,性選擇理論漸漸無人問津。畢竟,生物進(jìn)化的科學(xué)體系不應(yīng)該由兩個(gè)互相矛盾的理論組成。

最終將性選擇與自然選擇協(xié)調(diào)起來的是羅納德·費(fèi)希爾(Ronald Fisher)。在1930年的《天擇的遺傳理論》一書中,他提出了著名的“失控理論”(Fisherian runaway),說明達(dá)爾文的理論體系并不像有些人以為的那樣存在邏輯沖突,它只是缺少一片拼圖。

下面我們就以孔雀的尾巴為例,看看失控理論是怎樣銜接自然選擇和性選擇的。

費(fèi)希爾認(rèn)為,雄孔雀的長尾巴是身體強(qiáng)壯的標(biāo)志,同時(shí)也是合適的性信號,可供雌性選擇時(shí)參考。

問題是雄孔雀為什么要用長尾巴來當(dāng)性信號呢?

這正是費(fèi)希爾要著手解決的問題。

費(fèi)希爾假設(shè),孔雀的祖先是短尾巴,后來由于基因突變,有些雌孔雀開始喜歡尾巴稍微長一點(diǎn)的雄孔雀。恰巧有的雄孔雀尾巴較長而且非常健康,和它們交配可以生育較多的后代。這些后代都繼承了父母的性狀,雄性全部擁有長尾巴,雌性全部喜歡長尾巴,形成了默契的兩性關(guān)系。長此以往,長尾巴的雄孔雀就會越來越多,喜歡長尾巴的雌孔雀也就越來越多。

這樣一來,雄孔雀為了討好雌孔雀,就會在與其他雄性進(jìn)行的間接競爭中比較尾巴,看看誰的長、誰的美。這里,雄孔雀好比參加一場拍賣會,標(biāo)的是雌性的卵子,為了競拍成功,它們不得不輪番抬高價(jià)格——也就是增加尾巴的長度,最終導(dǎo)致價(jià)格失控。

年復(fù)一年的拍賣會,使得雄孔雀的尾巴越來越夸張,甚至?xí)绊懙缴?,也就是說,出現(xiàn)了與自然選擇沖突的苗頭。但此時(shí)雌性和雄性都已騎虎難下,雌性無法放棄選擇標(biāo)準(zhǔn),雄性無法放棄競拍沖動。于是失控的性狀繼續(xù)下去,直至達(dá)到危及生存的程度——這時(shí)自然選擇開始發(fā)揮作用,尾巴太長的雄孔雀被捕食的可能性大增,以致生殖利益也受到損害,失控才告一段落。

簡單說,因?yàn)樾赃x擇,雄孔雀的尾巴才會失控;因?yàn)樽匀贿x擇,雄孔雀的尾巴才沒有徹底失控。在費(fèi)希爾的推理中,性選擇和自然選擇不是“二選一”的關(guān)系,而是同時(shí)存在,彼此協(xié)調(diào)和相互制約的。在交配時(shí)節(jié),性選擇的壓力更大;在平時(shí),則自然選擇的力量更明顯。沒有哪種“選擇”可以單獨(dú)行事。

如果沒有性選擇,雄孔雀就不會長出長尾巴;如果沒有自然選擇,雄孔雀的尾巴就可能長到十幾米甚至更多?,F(xiàn)在雄孔雀尾巴的長度,不但沒有導(dǎo)致雄孔雀滅絕,還成功吸引了雌孔雀的目光,這恰恰就是性選擇與自然選擇妥協(xié)的結(jié)果。

這就是費(fèi)希爾的失控理論。

根據(jù)費(fèi)希爾的觀點(diǎn),不光是尾巴,動物的許多性狀都存在失控的可能。有些鳥類不以尾巴長短來展示身體狀況,比如鷦鷯,它們體型很小,不適合用長尾巴作為性信號。那么雄鷦鷯怎么自我炫耀呢?它們唱歌。雄鷦鷯在發(fā)情季節(jié)會賣力地歌唱,甚至唱到遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出自身承受能力的程度,把自己給活活累死,屬于典型的失控。

鹿豚是野豬的近親,主要生活在東南亞叢林中。雄性鹿豚有兩對獠牙,起初是進(jìn)攻性武器,后來又疊加了雄性炫耀的功能,以致獠牙的長勢趨于失控。有些雄性的獠牙會彎曲生長刺進(jìn)腦袋,活活把自己扎死。

盲蛛是一種蛛形綱動物。雄性盲蛛的后腿特別長,屬于典型的大長腿,在勾引雌性時(shí)特別有效——后腿越長,越容易得到雌性的青睞。長腿還有另一個(gè)好處,那就是可以硬來。雄性會張開腿等著雌性送上門,然后用腿將雌性死死鎖住,接著就可以霸王硬上弓了。

但腿太長也有麻煩,遇到天敵時(shí)會影響逃跑速度。有時(shí)盲蛛會像壁虎那樣斷臂求生,切下的斷腿會持續(xù)抽動,以便分散捕食者的注意力。與壁虎不同的是,雄性盲蛛的腿斷了以后不會再生,只會越來越短——短腿明顯更麻利,逃跑速度更快。由此可見,長腿是實(shí)實(shí)在在的失控性狀,并不實(shí)用;短腿才是實(shí)用的好腿。但為了吸引雌性,雄盲蛛又不得不冒險(xiǎn)長出超級長腿來。

自然界里類似的失控性狀還有很多,比如大角鹿的角、長頸鹿長長的脖子,似乎都可以用失控理論加以解釋。事實(shí)上,在很長一段時(shí)間里,失控理論都被認(rèn)為是理解雄性失控性狀的標(biāo)準(zhǔn)答案,人們相信,性選擇和自然選擇之間的矛盾已經(jīng)得到了完美解決。但在1962年費(fèi)希爾去世后,特里弗斯在復(fù)盤費(fèi)希爾的推理過程時(shí),居然發(fā)現(xiàn)了一個(gè)小小的bug。

特里弗斯認(rèn)為,費(fèi)希爾假設(shè)了一種理想狀況,而非現(xiàn)實(shí)——最初雌性并沒有喜歡長尾巴的理由。特里弗斯質(zhì)疑道:一開始,雄性的長尾巴對雌性能有什么好處呢?如果沒有好處,雌性何必非要喜歡長尾巴呢?它們可以喜歡雄性的任何特征,只要這個(gè)雄性健康就好了。換句話說,費(fèi)希爾推理的前提并不存在。

如果不是費(fèi)希爾說的那樣,那么雄孔雀的長尾巴到底是怎么回事呢?特里弗斯自己又是怎么說的呢?

下次我們就來繼續(xù)聊聊這個(gè)話題。

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史鈞,生物學(xué)博士,專注于進(jìn)化論領(lǐng)域的科普寫作,已出版多部科普作品,其中《其實(shí)你不懂進(jìn)化論》獲得第十六屆文津獎,并入圍2020年中國好書。生命的進(jìn)化是符合邏輯的過程,底層邏輯就是自然選擇,在此基礎(chǔ)之上,又衍生出了許多其他邏輯,共同構(gòu)成了一個(gè)復(fù)雜的理論體系。本專欄將對這一理論體系進(jìn)行深度梳理,詳細(xì)介紹其中的各種邏輯關(guān)系,討論生命的本質(zhì),理解生命的意義。

    責(zé)任編輯:單雪菱
    校對:徐亦嘉
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