『埃利希和』自然界的动物的“完美对抗”与“完美的合作”!
为什么蜜蜂那么小巧的身体,却能拥有那么长的口器?为什么有些花朵那么芬芳,而有些花朵又散发出恶臭?为什么有些果子成熟的颜色是黄色的,而有些却是红色的?这些问题吸引了一代代的科学家去探究。现在,就让我们来看看其中很重要的一点——协同进化是怎么一回事。
春天来了,树木吐出新绿,芬芳艳丽的花朵盛开,昆虫和鸟儿们都忙碌了起来。我们常常看到在花园中辛勤劳作的蜜蜂和蝴蝶,我们总爱赞叹千姿百态的美妙花卉。殊不知,这些生机盎然的自然图景可是经历了漫长的生命演化,其中饱含了不知多少为了生存繁衍而进行的合作或是对抗的奥秘。
协同进化理论的提出
现代协同进化理论是由美国生态学家保罗·埃利希和彼得·雷文在1964年提出来的。他们当时的研究着重于植物和昆虫特别是蝴蝶之间的相互进化的影响。
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其实,早在100年前,达尔文就意识到,物种间的相互关系会导致彼此的适应性进化。达尔文说:“我能理解一种花和一种蜜蜂是怎样慢慢地、以最完美的方式相互改变和适应,它们或同时、或一前一后地通过不断保存个体所拥有的互利并略微有利的结构改变来适应对方。”最终,达尔文在对兰花的研究著作中,清楚地把这一适应过程描述了下来。
更具传奇色彩的是,达尔文观察到一种栖息在马达加斯加岛上的白色彗星兰,这种彗星兰有着30厘米长的花距,花距的顶端才有花蜜。于是,他预测马达加斯加岛上必定存在着一种喙很长,喙长能达到30厘米的蛾子,来采集花蜜并为这种彗星兰授粉。果然,41年之后,人们在马达加斯加发现了喙长30厘米的天蛾;90多年后,科学家们才掌握了这种天蛾为彗星兰授粉的证据!
在达尔文之后的20世纪上半叶,科学家们在探寻寄生虫与其宿主之间的关系时,也发现了类似的进化互动,并进一步认识到协同进化的重要性。
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1924年,美国学者查尔斯·布鲁斯发表文章称:某些植物的防御系统会干扰食草动物对食物的选择,诱导这些食草动物去选择别的植物而不是自己来当晚餐!而后,德国学者弗洛尔·赫塔则在寄生真菌与其植物宿主的研究中,提出著名的“基因对基因”假说。这一假说至今仍被运用于几十种不同的植物-病原互作系统所致的病害研究中。就这样,半个世纪以来,科学家们不断探索,为协同进化理论的形成奠定了坚实的基础。最终,埃利希和雷文于1964年向学界正式提出协同进化理论,使其成为有关生物进化理论中不容忽视的一支。
“进化军备竞赛”
协同进化理论一经提出,便成了学界最富影响力的学说并运用至今。而后来的学者也在不断地为该学说补充完善。最初,埃利希和雷文提出的协同进化理论是指:“一个物种或一组物种其遗传上的改变,是由于其他物种的遗传改变而引起的。”据此,他们提出了有趣的“逃逸与辐射”模式。
让我们以植物和植食性昆虫来举例,看看这经典的“进化军备竞赛”吧。具体说来就是,某种植物原本总是被当作某种昆虫的可口晚餐,但植物不甘心就这样被吃掉,慢慢地在身体里聚集起某些化合物,让昆虫们感到它们不那么可口。于是,这些新一代的植物便活了下来,并迅速繁衍生息。可是,昆虫们又怎会善罢甘休呢?它们也相应地发展出一群新的能够克服掉这些化合物影响的新式昆虫,如此往复循环,无论植物还是植食性昆虫,都各自发展进化出一个个新的族群。
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到了1980年,美国学者丹尼尔·詹森提出,协同进化理论需要更加严格的定义。他对“协同进化”的定义是:“一个种群的个体性状受到另一种群的个体性状影响而产生进化改变,而后者又对这种改变产生了应答式的进化反应。”这一定义直接决定了协同进化这一概念所包含的特定性以及相互性。但需要注意的是,这里的特定性并非单指一对一的关系。在詹森的定义中,协同进化模式有两种,即一对一协同进化与扩散性协同进化。而学界对于这两种进化模式争议不断。
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