 《三思科学》电子杂志
2002年第5期 总第11期
2002年5月1日
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重返加拉帕戈斯
——正在进化的故事
 柯南
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顽固的神创论者不但妄图否定进化论，而且还要否认进化这一事实，他们闭着眼睛说：“瞧啊，进化根本就不存在！”。那么，如何观察到进化呢？一个天文学家如果要了解恒星的演化，当然不可能等待上百亿年——没有那么长寿的天文学家。但是通过观察许多处于不同演化阶段的恒星，还是能够洞察天体演化的奥秘。生物学家可以通过化石记录来了解生物的进化。当然，更有效的方法是直接观察进化的过程——或许你认为这是一个非常漫长的过程，没有哪个进化论生物学家能够如此耐心和长寿。你错了，直接观察进化是完全可能的。普林斯顿大学的格兰特夫妇对于达尔文雀的研究就是一个很好的例子。
与鸟为伴
加拉帕戈斯群岛是太平洋赤道附近的一个群岛，在厄瓜多尔以西大约1000公里。几百年前，这个群岛还没有如此出名，甚至很少出现在航海图上。“加拉帕戈斯”在西班牙语中就是海龟的意思。现在，这个群岛简直是全世界生物学家心中的圣地，因为达尔文曾经在他的环球航行中考察过这个群岛。而且，这个群岛在很大程度上和他改变世界的科学理论联系在一起，那就是进化论。
1831年12月，达尔文乘坐英国海军贝格尔号军舰开始了为期5年的环球考察。1835年，他来到了加拉帕戈斯群岛。在这个群岛上，有着各种奇异的生物，例如巨大的海龟、蜥蜴和鸟类。达尔文注意到，加拉帕戈斯群岛上每一个岛屿的生物都与众不同，例如每一个岛上海龟壳的花纹和形状都有差别。达尔文还收集了加拉帕戈斯群岛上很多鸟类的标本——一个与世隔绝的群岛上居然有很多种外形不同的鸟类，它们的体形、喙以及生活习性的多样性让人觉得不可思议。
然而，在加拉帕戈斯群岛上看到这一切起初并未引起达尔文的高度重视。直到回到伦敦，他才逐渐发现加拉帕戈斯群岛上的这些奇形怪状的鸟儿其实是同一类鸟，它们同属于雀形目雀科。他甚至后悔没有更仔细的采集这些鸟类的标本。这种现象促使达尔文思考：它们很可能是源自同一祖先，在加拉帕戈斯群岛上漫长的生存过程中逐渐发生了变化。达尔文通过加拉帕戈斯群岛上鸟的变种认识到，物种并非永恒不变。这些小鸟在某种程度上促使达尔文产生了生物进化的思想。现在，人们习惯把加拉帕戈斯群岛上的这些小鸟称为达尔文雀。
达尔文雀不仅仅是放在博物馆中供人们参观和大发感慨的标本，它们也为研究生物的进化提供了绝好的机会。如果你要实际研究进化，那么最好找一个理想的实验场。这块试验场与世隔绝，不会有外界的生物进入，从而影响试验场内部生物的进化。加拉帕戈斯群岛正好符合这个条件。它们全都远离大陆，有人形容，加拉帕戈斯群岛的每一个岛都是动物们的自然监狱。动物们在岛上生老病死，一生都不会离开。
达芙尼岛：一个外形很像藤壶的火山岛
1972年，普林斯顿大学的生物学家格兰特夫妇来到这个著名的群岛，他们选择了其中的一个岛屿——达芙尼岛（Daphne Major）作为研究进化的实验场。这个岛荒无人烟，外形看上去就像达尔文曾经研究过的一种生物——藤壶。在那里，格兰特夫妇和他们的学生坚持观测了30年。他们记录下了岛上每一只达尔文雀，给它们带上脚环标记，记录它们的喙与体形，最多的时候他们能分辨出岛上2000多只达尔文雀。
在生死之间
格兰特夫妇观察到，即使是非常微小的因素，也能影响到达尔文雀的命运。达尔文雀最主要的区别体现在它们的喙和体形上。不同的喙适应不同的食物，例如大而钝的喙能够磕开最坚硬的植物种子，反之则适合小种子。当岛上的食物源发生变化的时候，鸟喙平均尺寸0.5毫米的偏差就能决定一种达尔文雀命运。自然选择促使了达尔文雀的外形不断变化。
达芙尼岛上主要有两种达尔文雀，一种是中喙地雀（Geospiza fortis），一种是仙人掌雀（Geospiza scandens）。中喙地雀的喙比较钝，它们以常绿植物的小种子为食。体形较大的中喙地雀还能吃非常坚硬的蒺藜种子。仙人掌雀的喙更尖，它们食用仙人掌的果实并为仙人掌授粉。仙人掌雀这个名字确实名副其实，因为它们把巢也筑在仙人掌上。
中喙地雀（Geospiza fortis）
仙人掌雀（Geospiza scandens）
在4月26日出版的《科学》杂志上，格兰特夫妇报告了他们对于达芙尼岛上两种达尔文雀的最新研究成果。他们发现，自然选择并非改变达尔文雀的唯一力量，两种达尔文雀之间的杂交也会使它们发生变化。
达芙尼岛的气候并非年年相同，例如1977年的席卷加拉帕戈斯群岛的拉尼娜现象造成了一场空前的干旱，岛上的小种子消失殆尽，大部分中喙地雀因为失去食物来源而饿死。当然，有一少部分喙较大的中喙地雀是幸运儿，它们的喙又大又钝，能够打开坚硬的蒺藜种子由于自然选择作用，中喙地雀的喙因此平均增大了4%。
世事难料，1983年的厄尔尼诺现象又让加拉帕戈斯群岛的降雨量充沛，各种植物变得非常茂盛，遍地都是小种子。命运的天平向反方向倾斜：喙比较大的中喙地雀吃这些小种子反而不如喙较小的中喙地雀有效率。自然选择又使中原地雀的喙平均缩小了2.5%。
自然选择也影响到了仙人掌雀。1983年的厄尔尼诺现象造成了空前的“洪涝灾害”。你知道，这对仙人掌可不是什么好消息。因此，仙人掌雀的食物来源也受到的影响。这次的幸运儿是那些喙稍钝的仙人掌雀。它们可使改吃植物的小种子渡过难关。我们也能料想到，这肯定促使仙人掌雀的喙向钝的方向变化。
但是格兰特夫妇吃惊的发现了一个悖论：在食物危机的自然选择压力消失以后，仙人掌雀的喙还是年复一年的变钝。这似乎是与常理相悖的。
最终，他们解决了这个“悖论”。1983年的大雨改变了仙人掌雀种群的性别比，雌性仙人掌雀大量死亡，雄性和雌性的比例甚至达到了五比一。无奈之下，部分雄性仙人掌雀和雌性中喙地雀交配，并产下了具有繁殖能力的后代。通常，两种达尔文雀之间的结合并不常见，即使这种情况发生，它们产下的后代也不具有繁殖能力。
中喙地雀和仙人掌雀的雄性杂交后代学习它们的仙人掌雀父亲求偶的歌声。因此它们也只选择仙人掌雀作为配偶。最终结果是，（雌性）中喙地雀的基因逐渐渗入了仙人掌雀的基因库，仙人掌雀的喙因此而变得越来越钝。这种现象称作“基因渗入”。
正在发生的进化
这一研究成果引起了生物学家的关注。因为这种现象很难在自然界的其他地方观察到，只有加拉帕戈斯群岛与世隔绝的环境下，经过长期而细致的研究才能揭示出其中的奥秘。
格兰特夫妇认为，这一研究成果表明，获得外来基因的物种可能更能适应环境的变化。同时，这种基因渗入现象也表明物种之间的隔离并没有人们认为的那么严密。
发生在加拉帕戈斯群岛上的进化故事正在、并且必将继续下去。格兰特夫妇的研究说明，短期的进化预报是可能的，但是长期预报就不太可能。气候的不确定性、两种生物之间基因的渗透都可能改变它们的命运。
在达尔文时代，加拉帕戈斯群岛上一共有13种达尔文雀。那么，若干年之后仙人掌雀会不会变得越来越像中喙地雀，从而消失在中喙地雀种群之中？彼得·格兰特说：“我认为这种融合现在就在进行中。”
Science:Unpredictable Evolution in a 30-Year Study of Darwin's Finches
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