“柯普规则”或许错了

“柯普规则”或许错了

当人们审视众多的动植物和菌类朋友时,总会不自觉地把这些生物分为两类:比人大的生物和比人小的生物。而且,那些大家伙们更容易吸引我们的眼球。可是,为什么小不点的物种可以流水年长,而有些庞大的动物却英雄气短呢?

进化中的“柯普规则”

19世纪,美国的古生物学家柯普发现,动物的演化似乎有变大的趋势。比如,马的进化史似乎就是从小型到大型的过程。

大约5000万年前,最早的马便欢蹦乱跳地出现在地球上。由于它们是现代马的老祖宗,人们叫它们始祖马。它只有狐狸般大小,弓着脊背,在小树林里穿梭。 1000万年后,始祖马的体型增大了一些。距今2000万年前,马的臼齿变长;腿变得修长。到了1000万年前的上新马,它的身体结构已经与现代马基本相同。最后,现代马的类型真马出现了,它的体型更大,体格更健壮。

于是,柯普提出了 “柯普规则”:动物的演化具有变大的趋势。此后,人们又发现了一些支持柯普规则的事例,比如象的演化。

现在的象是陆地上最大的动物,不过它们的祖先却只有现代的猪一样的体型,长鼻子还没有出现。如果让我们回到5000万年前与始祖象面对面的话,我们很可能会指象为猪。虽然一开始其貌不扬,始祖象的后裔象类还是很争气,身体变得高大起来。恐象出现在2500万年前,已经长出了发达而灵活的长鼻子,站立时肩的高度可达3米多。恐象只是大象演化中的一个绝灭的分支,现代象的直系祖先应该是乳齿象,在距今4000万年前出现。它的牙长在下颌骨,鼻子很短。在人类还处于孕育之中时,大象家族一度非常繁盛,从世界各地发现的象的骨骼化石判断,曾经有400多种大象生活在地球上。然而同恐象一样,乳齿象也在300万年前的时候衰落了,它仅存的后代就是今天在大陆上踱步的亚洲象和非洲象。

庞大者大多先倒下了

有了许多事例的支持,“柯普规则”逐渐为人们所接受,人们还为动物体型变大找了许多理由。在今天的非洲荒原中,一只独来独往的狮子是不会去打一头成年大象的主意的,虽然大象显得笨头笨脑,但是要摆平这个大家伙,不是一只狮子能办到的。体型越大,可以抢到的地盘和食物就越多,因此越容易生存下去。于是,柯普规则就发挥作用了。

这些理由听上去很有道理,生物学家也曾经坚信这个规则是正确的。但是,远古动物化石的不断出土,却让他们越来越感到困惑。比如恐龙,这些地球历史上最大的陆地动物曾经统治地球上亿年,如果体 型 越大,生存优势越大的话,那么恐龙应该一直统治全球。但是,它们最终都消失了。一些生物学家认为,恐龙只是“柯普规则”的特例而已,它们是被从天而降的小行星消灭的。

但是,生物学家很快就在化石中发现,远古的哺乳动物中,也有许多体型庞大的物种,它们比今天常见的哺乳动物都大许多。比如在5000多万年前,有一种叫做巨犀的奇蹄目动物,生活在当时的亚欧大陆,颈和四肢都很长,站起来肩部可高达5米。今天的犀牛同它相比,小了许多。和巨犀同时代的古代大型哺乳动物还有许多,而且也都相继灭绝了,消灭它们的并不是另一颗小行星。

看来,“柯普规则”是错误的。体型庞大不仅不是生存的优势,甚至可能是生物走向灭亡的前兆。从5亿年前多细胞动物出现在地球上以来,生物界中诞生了许多庞大的动物,可是它们几乎都走向了绝灭。在现代生物中,蓝鲸是古往今来人类发现的最大的动物了,但是蓝鲸的数量目前只剩了几千只,也面临着灭绝的危险。

体型庞大犯了什么错

并不是那些庞大的动物犯了错,而是过去生物学家对生物成功的评价标准错了,他们更多地关注了大型的动物,以为大的动物就是成功的动物,进而推出了错误的“柯普规则”。

真正评价一种动物在生存竞争中成功的标准,应该是种类繁多、分布广泛。从这个角度看,老鼠、蝙蝠和羚羊才是哺乳动物中的优秀物种。

以老鼠为代表的啮齿类动物,是哺乳动物家族中最繁荣的一支。人类讨厌老鼠的原因,一方面可能是因为它们不符合我们的审美条件,并咬坏我们的袜子;另一方面,老鼠体型小,机敏灵活,繁殖力强,有极强的环境适应性,这使人类在心中多少有些嫉妒。抛开人类自以为是的智力因素不算,老鼠代表了哺乳动物进化史上的最高成就种类繁多,数目庞大。不论智慧的人类怎样下毒药、放夹子,甚至动用次生波灭鼠,老鼠依然登堂入室,和人类抢夺粮食和住所。

不论其他动物如何想方设法地增大身体,在竞争中争得一席之地,老鼠们始终坚持“小即是最好”的原则。直到今天,它们中的大多数种类还是小不点体型,但这些小不点的身影却出现在全球陆地上的各个角落。

“生命左墙”遍布细菌

从整个生物界的角度观察,要说种类繁多、数目庞大的最成功物种,应该由细菌来戴此桂冠。

从时间跨度上看,地球上最早出现的生命就是细菌,40亿年前,它们就已经在原始海洋中生活,直到今天,它们依然人丁兴旺。从地域上讲,从高空到地下深处,都可以找到细菌的身影。人体内就是细菌的栖息场所之一,一个人体内的大肠杆菌数目就超过了全球总人口,甚至比有史以来的全部人口都多,而大肠杆菌还不过是繁多的细菌中普通的肠部菌落的一类。

站在细菌的角度看,地球上从来就没有发生过什么生物界改朝换代的事件,地球始终处于细菌时代。而古往今来那些比细菌大的生物,只不过是从细菌遍布的生命左墙向右偶然移动的产物。

“生命左墙”是什么?假设一个醉汉从酒馆里大醉而出,他的左边几步处有一堵墙,而右边几步处是一条沟,他随机地向左或向右迈出蹒跚的步伐。由于左边有墙阻挡,当醉汉移动到墙边时,不能继续向左走,下一步将只能向右移动。他会掉到沟里吗?从概率上分析,由于左墙的阻碍作用,醉汉向右移动的概率要大于向左。时间越长,醉汉向右移动的概率越大,总有一个时刻,他会一头栽进沟渠里。这就是所谓的“左墙定律”。

生命其实也有一堵左墙,它限制了生物的体型。由于生命是一堆有秩序的化学物质的组合,它们形成并繁殖自己的遗传物质,因此必然受化学原理和生物原理的制约。生命不能任意小,地球最小的生命形式便是细菌和病毒,生命无法再变小了。这个限度就是生命的左墙,细菌如果要继续演化,就不能向“左”,只能向“右”,也就是向大型化演化,这个方向倒是符合“柯普规则”。

体型越大的动物,距离生命的左墙就越远,它们虽然身强力壮,但当自然界的一场意外灾难袭来时,它们将难以在艰难岁月中生存下去,而数以百万计的昆虫种类却很难斩尽杀绝,因为昆虫离左墙近一点。至于浩如烟海的细菌,即使是小行星撞击的灾难,也不会把它们怎么样,也许只要1小时的繁殖,它们就能恢复全部数量。

浩劫之后,左墙处的细菌依然欣欣向荣,而我们不得不哀悼一批庞大生命的消逝。但是,没有关系,从左墙边,生命的枝条又不断从细菌出发,伸向右边,一批新的大型生物又会出现……


据《大科技》摘编





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