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攔住火行的孔雀,150年前也難住了達(dá)爾文

2020-08-12 07:54
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原創(chuàng) bio kiwi biokiwi

本文關(guān)鍵詞

孔雀 達(dá)爾文 華萊士 費(fèi)希爾 性選擇

最近兩周又有一部國(guó)產(chǎn)動(dòng)畫(huà)火了——霧山五行!

動(dòng)畫(huà)因其獨(dú)特的水墨風(fēng)格和精彩絕倫的打戲而震驚四座,不管看了幾遍都只能張大嘴巴驚嘆:

Gif圖太高糊了,所以安利大家快去看動(dòng)畫(huà)!

(圖源:霧山五行第1集)

作為一個(gè)懂得生物科普的二次元死宅,當(dāng)然是希望借此機(jī)會(huì)給大家安(ceng)利(bo)一(re)番(du)的,而看完前兩集思前想后卻沒(méi)想到很好的切入點(diǎn)。

雖然也有讀者建議我們而已試試根據(jù)里面的神獸,比如麒麟講講山海經(jīng)里面的動(dòng)物。但本人的專業(yè)是遺傳與進(jìn)化,對(duì)于宏觀方面的動(dòng)物學(xué)相對(duì)不是很了解,也怕寫(xiě)出來(lái)誤導(dǎo)大家。

感謝各位提供的有趣建議!

(圖源:biokiwi的B站動(dòng)態(tài))

就在還在糾結(jié)要不要給大家講山海經(jīng)的時(shí)候,第二集火行和孔雀妖(嗔怪)的一場(chǎng)惡戰(zhàn),卻又再次讓我沉迷其中:

因?yàn)檫@個(gè)開(kāi)屏太像孔雀了,就把嗔怪叫孔雀妖吧!

(圖源:霧山五行第2集)

看著火行和孔雀妖打打殺殺的,突然間生科狗就想到了150年前的一場(chǎng)“惡戰(zhàn)”,也正是標(biāo)題提到的——達(dá)爾文也曾經(jīng)被孔雀難住了。

這個(gè)問(wèn)題說(shuō)來(lái)就話長(zhǎng)了,我們要從150年前那本震驚世界的巨著講起……

自然選擇的巨大bug

查爾斯·達(dá)爾文(圖源:Wikipedia)

達(dá)爾文的名字想必大家都知道,他的經(jīng)歷大家也有所了解:

年輕的達(dá)爾文登上“小獵犬號(hào)”經(jīng)過(guò)五年的勘探,探索出自然選擇理論的雛形后,因?yàn)閾?dān)心被視作異端,又經(jīng)過(guò)20年的沉淀,在另一位博物學(xué)家阿爾弗雷德·華萊士的相似理論的支持下,在1859年發(fā)表了《物種起源》。

1859年版《物種起源》扉頁(yè)(圖源:Wikipedia)

而這本巨著最關(guān)鍵的理論大家在中學(xué)生物課本上應(yīng)該也聽(tīng)過(guò),簡(jiǎn)單概括就是:自然選擇,適者生存。

具體一點(diǎn)的話:大自然提供了各種各樣的復(fù)雜環(huán)境,只有在其中活下來(lái)的才能繼續(xù)繁衍后代——換句話說(shuō)就是,是大自然選擇了在激烈競(jìng)爭(zhēng)中能活下來(lái)的物種。

這個(gè)理論很好地解釋了生物的來(lái)源,也給了神創(chuàng)論者重重的一擊,到今天已經(jīng)被人們廣泛接受,很多生物學(xué)研究也是在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步衍生的。

當(dāng)然這里也給大家糾正一下,“從猴子變成人”的說(shuō)法并不準(zhǔn)確,從演化論的角度來(lái)說(shuō)應(yīng)該是人和猴子具有共同的祖先,而這個(gè)祖先在大約2500萬(wàn)年前分離開(kāi),其中一支成了猴子,另一只成了人類,從這個(gè)角度看,人和猴并沒(méi)有高低等級(jí)之分(圖源網(wǎng)絡(luò))

達(dá)爾文在提出了物種起源之后,不僅震驚了神學(xué)界,在當(dāng)時(shí)的科學(xué)界也引起了巨大的影響,第一批印刷出來(lái)的一千多本當(dāng)天就銷售一空。但是此時(shí)的達(dá)爾文卻還沒(méi)有心思高興,他被孔雀難住了。

在《物種起源》發(fā)表后一年,也就是1860年,達(dá)爾文在給哈佛大學(xué)植物學(xué)家哈薩·格雷的信里提到說(shuō):“現(xiàn)在我只要一看到孔雀的尾巴,我就想嘔?。═he sight of a feather in a peacock’s tail, whenever I gaze at it, makes me sick!)”

孔雀尾巴明明那么好看,難道是當(dāng)時(shí)孔雀妖給人妖化的時(shí)候達(dá)爾文也在現(xiàn)場(chǎng)?

這場(chǎng)面確實(shí)讓人作嘔(圖源:霧山五行第2集)

其實(shí)達(dá)爾文的苦惱是,他沒(méi)辦法用讓自己最著名的自然選擇學(xué)說(shuō),去解釋孔雀的尾巴。我們給大家理一下達(dá)爾文老先生的思路:

我們前面提到過(guò),這一學(xué)說(shuō)的關(guān)鍵就是:大自然選擇了在激烈競(jìng)爭(zhēng)中能活下來(lái)的物種。但是,孔雀的尾巴看起來(lái)好看,但是卻不中用。在遇到天敵的時(shí)候,長(zhǎng)長(zhǎng)的尾巴會(huì)成為累贅限制了飛行和行走的速度,同時(shí)這么花哨的尾巴要是躲在灌木叢里誰(shuí)都能一下子看見(jiàn)了。

但為什么大自然沒(méi)有把這種花哨又不利于生存的尾巴給淘汰掉呢?這一下就和自然選擇學(xué)說(shuō)相違背了?;蛘哒f(shuō),自然選擇學(xué)說(shuō)出了bug。

而作為提出者,達(dá)爾文當(dāng)然就恨不得立刻讓孔雀從世界上全部消失,不然他的學(xué)說(shuō)就要功虧一簣了。

可以想象要是當(dāng)時(shí)的動(dòng)物園有孔雀,別人在驚嘆孔雀開(kāi)屏,達(dá)爾文估計(jì)先吐完還要掄上砍刀去剁了它

(圖源:Wikipedia)

關(guān)鍵是這樣的尾巴還是孔雀在擇偶時(shí)的重要標(biāo)準(zhǔn),雄孔雀的尾巴越漂亮,上面的“眼睛”越多,就越容易受到雌孔雀的喜愛(ài)。而如果按照自然選擇,選擇跑得更快、存活幾率更高的配偶,才是動(dòng)物們的最佳選擇。

這也導(dǎo)致了孔雀后代可能尾巴越來(lái)越華麗,而不華麗的尾巴就會(huì)被淘汰。而這,也和自然選擇幾乎背道而馳了。

孔雀擇偶標(biāo)準(zhǔn)的示意圖,偏好“眼睛”多的后果就是孔雀尾巴“眼睛”越來(lái)越多,越來(lái)越長(zhǎng),這也是下文性選擇理論的一個(gè)典型例子(圖源:Wikipedia)

而其實(shí)這樣的配偶選擇除了孔雀,在自然界中比比皆是:

雄性極樂(lè)鳥(niǎo)會(huì)通過(guò)展示自己的靚麗羽毛來(lái)爭(zhēng)取雌性配偶;

只有30厘米身長(zhǎng)的園丁鳥(niǎo)會(huì)建造高一米,直徑1.6米左右的巨大巢穴,并用鮮花果實(shí)點(diǎn)綴,來(lái)吸引雌性配偶;

烏鴉會(huì)選擇更聰明的異性來(lái)作為自己的配偶;

麋鹿的大角、大象的象牙、雄獅的鬃毛,也是類似的現(xiàn)象;

雄性斗魚(yú)到了繁殖的季節(jié)身體會(huì)由紅變藍(lán);

有些植物的雖然雌雄同株,但是“雄花”會(huì)比“雌花”更加鮮艷或者數(shù)量更多;

有些真菌可以區(qū)分雌雄(雌雄配子),會(huì)通過(guò)信息素進(jìn)行配子的選擇……

褐色園丁鳥(niǎo)在建造自己的求偶現(xiàn)場(chǎng)

(圖源:bbc.co.uk)

對(duì)此達(dá)爾文又是重新投入了研究(上述例子達(dá)爾文并不全都知道),在《物種起源》發(fā)表的12年后,1871年,他的新書(shū)——《人類的由來(lái)及性選擇》——出版了。

他和孔雀的這場(chǎng)惡戰(zhàn)才算是告一段落。

新的理論卻遭新的批判

他在新書(shū)里注重解釋了對(duì)性選擇的理解:爭(zhēng)斗法則和美的品味。

爭(zhēng)斗法則是指同性之間通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)獲取交配權(quán)力,并且在雄性更加普遍:比如雄性為了爭(zhēng)奪雌性的配偶權(quán),會(huì)互相打斗,勝利的一方就可以“啪啪啪”。相信看過(guò)不少動(dòng)物世界的人對(duì)類似的場(chǎng)景都很熟悉。

這也能解釋為什么鹿角越來(lái)越大了

(圖源:National Geographic)

而美的品味則是異性對(duì)配偶的選擇,這種很多情況卻是雌性做出的:雌性會(huì)根據(jù)自己的偏好,挑選自己喜歡的鳥(niǎo)鳴聲、羽毛顏色或者其他各種行為。而這也就導(dǎo)致了我們自然界的豐富多彩,美麗的樣貌。

這樣一個(gè)理論似乎很好地解釋了問(wèn)題,為什么會(huì)出現(xiàn)孔雀那樣的尾巴,是因?yàn)槌俗匀贿x擇之外還有一種性選擇。

但是當(dāng)時(shí)的人們對(duì)這本書(shū)出版的反對(duì)浪潮,比《物種起源》出版時(shí)還要強(qiáng)烈。

我們需要把自己帶入到19世紀(jì)的維多利亞時(shí)代,才能更好地理解達(dá)爾文的處境(圖源網(wǎng)絡(luò))

一方面當(dāng)時(shí)的神創(chuàng)論支持者繼續(xù)反對(duì)著達(dá)爾文,因?yàn)闀?shū)除了性選擇還有前面一半——人類的由來(lái),之前只在《物種起源》中含蓄的影射了,在這里被正式提起。

另一方面,在《物種起源》出版后的十年間,已經(jīng)接受了自然選擇的達(dá)爾文支持者不樂(lè)意了:達(dá)爾文你這個(gè)出爾反爾的壞東西,怎么說(shuō)著自然選擇還又另起爐灶搞起了性選擇?

這其中反對(duì)聲音最強(qiáng),最具有殺傷力的,就是和達(dá)爾文一起提出自然選擇,并與達(dá)爾文交好的阿爾弗雷德·華萊士。

阿爾弗雷德·華萊士(圖源:Wikipedia)

華萊士堅(jiān)持認(rèn)為,諸如孔雀尾巴這樣的裝飾器官,肯定還存在著有實(shí)際價(jià)值的東西受到自然選擇影響,并對(duì)達(dá)爾文提出的所謂動(dòng)物具有美的意識(shí)的反對(duì):區(qū)區(qū)動(dòng)物怎么可能會(huì)有審美的意識(shí)呢?

為此他也提出了一個(gè)為后世廣泛接受的觀點(diǎn):對(duì)于孔雀尾巴的偏愛(ài),是因?yàn)檫@些漂亮的羽毛是一種身體健康的象征。這又把問(wèn)題繞回到自然選擇上。

而到達(dá)爾文去世(1882年),華萊士也仍然堅(jiān)持著自然選擇學(xué)說(shuō),反對(duì)性選擇,并把這一理論從他出版的《達(dá)爾文主義》書(shū)中剔除掉了。而這也導(dǎo)致了后面性選擇的學(xué)說(shuō)一度沉默了上百年。

我之所以反對(duì)由雌性主導(dǎo)性選擇的觀點(diǎn),是因?yàn)槲覉?jiān)持認(rèn)為自然選擇的效力更大。這才是真正的達(dá)爾文主義,因此我認(rèn)為我的書(shū)倡導(dǎo)的是純粹的達(dá)爾文主義。

——阿爾弗雷德·華萊士《達(dá)爾文主義》,1889年

除此之外,還有個(gè)因素使得性選擇的學(xué)說(shuō)被選擇性忽視,就是當(dāng)時(shí)的社會(huì)環(huán)境——男權(quán)至上的社會(huì)。

想象一下,19世紀(jì)的維多利亞時(shí)代,男人認(rèn)為女性沒(méi)有正確的判斷能力,女性只是社會(huì)中的邊緣角色,那時(shí)的英國(guó)議會(huì)上更是沒(méi)有女性的位置。

在那樣的社會(huì)環(huán)境下,人們可以接受所謂雄性斗爭(zhēng)來(lái)爭(zhēng)奪交配權(quán),但卻無(wú)法接受雌性,或者說(shuō)女性,擁有主導(dǎo)選擇的能力。

即使是達(dá)爾文,在《人類的由來(lái)及性選擇》中也提出:女性不可能有自己的判斷意識(shí),即使是孔雀,那也是無(wú)意識(shí)的偏愛(ài)漂亮羽毛:

因?yàn)樗鼈儫o(wú)意識(shí)的、持續(xù)的偏愛(ài)漂亮的雄性,使得孔雀成為了最漂亮的鳥(niǎo)類。

… for they have unconsciously, by the continued preference of the most beautiful males, rendered the peacock the most splendid of living birds …

——達(dá)爾文《人類的由來(lái)及性選擇》

再結(jié)合前面華萊士說(shuō)的話,我們可能也可以猜測(cè),華萊士也是在當(dāng)時(shí)的那個(gè)社會(huì)背景下,才去尋找論據(jù)來(lái)辯駁達(dá)爾文的性選擇理論。

就此,《人類的由來(lái)及性選擇》和性選擇學(xué)說(shuō)被埋入了浩瀚書(shū)卷中無(wú)人問(wèn)津。

百年后的重見(jiàn)天日

當(dāng)然也不是完全沒(méi)人注意了,1930年代,另一位進(jìn)化論歷史上的著名推動(dòng)人物——羅納德·費(fèi)希爾——站了出來(lái)為達(dá)爾文的性選擇學(xué)說(shuō)抱不平。

雖然只是漫長(zhǎng)黑暗中的一束光,但卻足夠明亮有力。

費(fèi)希爾也是現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)學(xué)和現(xiàn)代進(jìn)化學(xué)的奠基人之一,但也是臭名昭著的優(yōu)生學(xué)的支持者

(圖源:genetics.org)

費(fèi)希爾提出的想法其實(shí)很簡(jiǎn)單:確實(shí)在一開(kāi)始,物種的一些特征因?yàn)檫m應(yīng)生存很強(qiáng),而得到了異性喜愛(ài)。但隨著這種對(duì)某一個(gè)性狀的過(guò)分偏愛(ài),就會(huì)逐漸成了一種不受自然選擇控制的結(jié)果——失控選擇(runaway process)。

而一旦這個(gè)過(guò)程徹底失控了,就會(huì)被自然選擇淘汰掉,另一種新的對(duì)“美“的偏愛(ài)就又出現(xiàn)了。

舉個(gè)例子,還是孔雀,最開(kāi)始的孔雀尾巴可能沒(méi)有那么大,但是有些媽媽開(kāi)始選擇和尾巴大的健康強(qiáng)壯的孔雀爸爸配對(duì),因?yàn)槟菢拥奈舶退赡苣茱w得更遠(yuǎn),而它們的兒子也能更好地存活,找到同樣喜歡大尾巴的雌性配偶,有更好的繁殖成功率(費(fèi)希爾提出的另一個(gè)叫性感兒子假說(shuō),Sexy Son Hypothesis,就是這個(gè)模型)。

但是隨著這個(gè)過(guò)程不斷進(jìn)行,尾巴越來(lái)越大,逐漸失控之后反而成了一種累贅。而且目前來(lái)看孔雀媽媽們還是喜歡找大尾巴的孔雀交配,這可能就會(huì)導(dǎo)致最終大尾巴孔雀被自然選擇淘汰。

沒(méi)想到吧其實(shí)孔雀也是能飛的(圖源:Wikipedia)

不過(guò)這個(gè)假說(shuō)也是一閃而過(guò),之后五十年仍然沒(méi)有回響。

直到1970年代,統(tǒng)計(jì)學(xué)家蘭德和柯克帕特里克對(duì)這個(gè)模型進(jìn)行了數(shù)學(xué)上的驗(yàn)證,確實(shí)在自然選擇和性選擇之間,存在一種平衡的關(guān)系,而異性的偏愛(ài)會(huì)拉動(dòng)這個(gè)選擇的失控。

這張圖就展現(xiàn)了尾巴大小和雌性的偏好的關(guān)系,如果是在二者均衡線的上方,則在偏好的作用下會(huì)逐漸尾巴越來(lái)越大,而如果是在下方,尾巴就會(huì)越來(lái)越小

(圖源:Hosken D J, House C M)

愛(ài)爾蘭麋鹿過(guò)大的角(跨度達(dá)到2.7米,重量40kg)導(dǎo)致了它們的滅絕,也是失控理論的一個(gè)有力證據(jù)

(圖源:Wikipedia)

也正是得益于他們數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建,使得對(duì)于性選擇的檢測(cè)得到一個(gè)規(guī)范化的方法,各種關(guān)于性選擇的研究也就重新出現(xiàn)了,新的思考也應(yīng)運(yùn)而生:

比如直接的因素,優(yōu)秀的雄性伴侶會(huì)給雌性和后代提供照顧和保護(hù);

還有感官上的偏見(jiàn)(Sensory bias)導(dǎo)致的性選擇:如孔雀魚(yú)雌性會(huì)選擇偏橙色的雄性交配,這可能是由于它們對(duì)于橙色稀有食物的偏愛(ài),轉(zhuǎn)移到了對(duì)伴侶的選擇上(莫名和現(xiàn)在人們對(duì)稀有抽卡的喜愛(ài)有點(diǎn)像?);

也有從基因上看,性選擇是一種為了“好基因“的延續(xù)(Good Genes Hypothesis):如鳥(niǎo)類的羽毛這些是抵抗寄生蟲(chóng)的能力,或者自身飲食習(xí)慣的一種表現(xiàn)結(jié)果,那么通過(guò)這樣的選擇,就可以使得優(yōu)良的基因得到延續(xù)(有點(diǎn)類似前文華萊士的說(shuō)法)

還有從博弈論以及父母在選擇過(guò)程中獲取的收益等角度思考的推論;

新的研究發(fā)現(xiàn)不僅僅是雌性選擇雄性,也會(huì)有雄性選擇雌性的逆轉(zhuǎn)過(guò)程;

性選擇還可能是一種“備選”,比如恐龍到鳥(niǎo)類的進(jìn)化,最開(kāi)始出現(xiàn)羽毛可能只是覺(jué)得好看,并沒(méi)有覺(jué)得它能飛……

羽毛為什么會(huì)產(chǎn)生這個(gè)問(wèn)題也一直懸而未決,圖為中國(guó)原始祖鳥(niǎo)復(fù)原圖(圖源:Wikipedia)

在這個(gè)性選擇理論百花齊放的當(dāng)下,當(dāng)我們?cè)倩剡^(guò)頭看達(dá)爾文150年前對(duì)孔雀尾巴的困擾,雖然那個(gè)問(wèn)題還沒(méi)有得到解決,但是一個(gè)舊的問(wèn)題重新被擺出來(lái),在新的時(shí)代得到了新的闡釋和研究,確實(shí)也是一件令人興奮的事情(破解百年懸案的感覺(jué))。

雖然每一種假說(shuō)都能自圓其說(shuō),但是卻仍然還需要進(jìn)一步的研究,而看完這篇長(zhǎng)文的你覺(jué)得哪一種,或者哪些學(xué)說(shuō)會(huì)是正確的呢?

至少我知道了兩點(diǎn):

一是現(xiàn)在的我們看到孔雀之后不會(huì)像達(dá)爾文一樣吃不下飯;

二是霧山五行真的很好看!

特別致謝

感謝想要給我們寫(xiě)關(guān)于柯南里面生物科普,卻一直咕咕咕的師兄,給這篇文章提供的“達(dá)爾文與孔雀”這一切入點(diǎn)與選題思路!

參考資料

維基百科相關(guān)詞條.(人物生平介紹部分)

理查德·O.普魯姆著,任燁譯,《美的進(jìn)化》,2019.

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