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一億年后的未來動物是什么樣子?難以預測的演化革新

2019-7-18 18:00

來源:新浪網|401人參與|0評論

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會飛的猴子;盤起來的超長蛇類能像彈簧一樣甩出去,襲擊正在飛行的鳥類;夜間滑翔的動物能用胸部的長刺刺穿獵物;長著花臉的鳥和蝙蝠能欺騙授粉昆蟲,使它們落進自己的嘴里。

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一億年后的未來動物是什么樣子?難以預測的演化革新

模仿花朵:鳥類吸引昆蟲進食的新方法?

  從行走的樹木到漂浮的蟾蜍,未來的地球可能將出現許多我們從未見過的動物

  20世紀80年代初,英國作家道格爾·迪克森(Dougal Dixon)出版了一本架空書籍《人類滅絕之后的動物》(After Man: a Zoology of the Future)。他在書中設想了數百萬年后的地球生物:把尾巴當降落傘用的鼩鼱;會飛的猴子;盤起來的超長蛇類能像彈簧一樣甩出去,襲擊正在飛行的鳥類;夜間滑翔的動物能用胸部的長刺刺穿獵物;長著花臉的鳥和蝙蝠能欺騙授粉昆蟲,使它們落進自己的嘴里。

  在這本書出版幾十年后的今天,迪克森表示,他的書不是試圖預測未來,而是在探索自然界的所有可能性。“關于生物演化的通俗讀物似乎都在表明,演化是過去發生的事情,”他說,“事實并非如此。演化發生在今天,而且將繼續發生在未來,在我們離開很久之后。”

  雖然迪克森的書是虛構的,但大多數生物學家認為,數百萬年后的地球將是一個非常不同的世界。美國亞利桑那州立大學演化生物學家雅典娜·阿克蒂皮斯(Athena Aktipis)說:“我認為屆時地球在視覺上和感覺上都像是一個外星世界。”

一億年后的未來動物是什么樣子?難以預測的演化革新

未來的動物可能不得不適應一個污染更嚴重的世界

  任何演化對我們今天來說都是陌生和不可能的,就像我們現在這個由哺乳動物主宰的世界,從恐龍時代的角度來看都是不可能的一樣。那么,未來的生命會是什么樣的呢?根據我們對地球上生命和進化原理的了解,在1億年內,地球會發展出哪些生物?

  讓我們先回到數百萬年前,回到我們星球上更早的生命時代。據美國圣路易斯華盛頓大學演化生物學家喬納森·洛索斯(Jonathan Losos)介紹,在大約5.4億年前的寒武紀大爆發中,地球上生活著大量“卡通式”的古怪生物。

一億年后的未來動物是什么樣子?難以預測的演化革新

未來的某一天,鹿的鹿角可能會有新的用途

  他在《難以置信的命運:運氣、機遇和演化的未來》(Improbable Destinies: Fate, Chance, and the Future of Evolution)一書中寫道:“(加拿大的)伯吉斯頁巖上居住著一群名副其實的奇異生物。”有一種動物叫怪誕蟲( Hallucigenia),它那細長的管狀身體上布滿了一排排巨大的棘刺,還有像棍子一樣有爪附肢,“有點像《飛出個未來》劇集里的某種東西”。

  因此,同樣怪異和不尋常的生物在未來演化出現并非不可能。“幾乎所有你能想象到的似乎合理的東西,都在某種程度上在某些物種中演化過,”洛索斯說,“只要有足夠的時間,即使是不可能的事情最終也會發生。”

一億年后的未來動物是什么樣子?難以預測的演化革新

只要有足夠的時間,奇特而前所未有的組合并非不可能

  根據洛索斯的說法,生物可能性的世界無比廣闊,我們遠沒有看到全部。他寫道:“就我個人而言,我根本不相信地球生命已經發現了在我們這樣一個星球上存在的所有可能方式,甚至大多數方式。”

  盡管如此,我們還是很難預測哪種可能性最終會出現。洛索斯的書中分析了支持和反對演化可預測性的論點,并將其歸結為一個問題:如果我們“重放生命的錄像帶”,歷史是否會重演?證據是分裂的,我們根本不知道演化在多大程度上是可預測的,以及在很長一段時間內是否可重復。再考慮某些偶然因素,比如一次巨大的火山爆發或一顆小行星撞擊地球,幾乎不可能做出準確的預測。

一億年后的未來動物是什么樣子?難以預測的演化革新

目前的樹棲動物可能會在不久的將來適應空中飛行的生活

  不過,我們還是可以做出有根據的猜測。但首先,我們必須解決一種已經在改變地球生命的重要演化力量——智人——的影響。

  如果人類能繁衍數百萬年,那他們將對未來的生命演化產生顯著的影響。自然選擇將產生新的物種,以應對人類所導致的環境改變,甚至污染。美國華盛頓大學的古生物學家彼得·沃德(Peter Ward)在他2001年出版的《未來演化》(Future Evolution)一書中寫道:“我們很可能會看到鳥類演化出專門用來從錫罐中取食的鳥喙,或者老鼠長出油性的皮毛,以清除有毒廢水。”

  沃德預見了一些新物種出現的機會,這些堅韌、適應性強的生物如同“雜草”一樣。許多動物不介意生活在人類周圍,而且能夠利用人類世界,比如家貓、老鼠、浣熊、郊狼、烏鴉、鴿子、椋鳥、麻雀、蒼蠅、跳蚤、蜱蟲和腸道寄生蟲等。

  在一個因人類活動而變得更熱、更干燥的地球上,缺乏淡水也可能促使動物做出新的適應。“可以想象,動物會演化出奇怪的特化結構來捕捉空氣中的水分,”美國曼荷蓮學院的演化生物學家帕特麗夏·布倫南(Patricia pennan)說,“體型較大的動物可能會演化出一些類似于伸展的帆或皮膚瓣的東西,它們可以在清晨伸展開來,嘗試獲取水分。例如,有些蜥蜴的褶邊項圈可以變得非常大,十分夸張,它們可以通過這種方式收集水分。”

一億年后的未來動物是什么樣子?難以預測的演化革新

蟾蜍能漂浮在空中,變成“齊柏林飛艇”嗎?

  在一個更熱的世界里,布倫南還設想了裸體哺乳動物和鳥類的崛起。她說:“哺乳動物可能會在一些地方掉毛,并通過皮膚上的‘口袋’收集水分。在一個變暖的星球上,溫血動物(那些自己產生熱量的動物)可能會有一段艱難的時期,因此,在更溫暖的氣候里,鳥類可能會失去最外部的羽毛,以防止過熱,而哺乳動物可能會失去大部分皮毛。”

  未來的人類也可能決定直接操縱生命——事實上,這已經發生了。正如研究者勞倫·霍爾特(Lauren Holt)所指出的,地球上的生命軌跡之一可能是“后自然”的。在這種情況下,基因工程、生物技術和人類文化的影響可能會把演化引向截然不同的路徑。從被外來基因驅動的蚊子,到自動授粉的蜜蜂,生命的演化將與人類自身的欲望和需求交織在一起。

  然而,對于未來的生物演化也有其他的選擇:例如,我們更開明的后代可能會決定改造自然,讓自然演化“順其自然”,人類可能也會走向滅絕(這正是《人類滅絕之后的動物》一書中描寫的場景)。

  滅絕尤其可能導致大規模的演化革新。沃德認為,從本質上講,大規模滅絕重置了演化的時鐘。他表示,在歷史上的大滅絕事件之后,地球上的動植物都發生了根本性的變化。

  大約2.52億年前的二疊紀大滅絕,淘汰了95%以上的海洋物種和70%的陸地物種,包括當時統治地球的具有高大背帆的爬行動物(如異齒龍)。它們的滅絕為恐龍的演化創造了空間,并使恐龍成為陸地上新的統治類群。后來歷史又再次重演,哺乳動物在白堊紀—第三紀大滅絕后取代了恐龍。“大規模滅絕不僅僅改變了地球上物種的數量。它們還改變了地球的物種構成,”沃德寫道。

  一些生物學家認為,在滅絕事件之后,具有新能力的全新生命形式可能會演化出來;它們是如此不同,我們甚至無法想象它們會是什么樣子。例如,在地球生命誕生的最初10億年里,呼吸氧氣的動物是不可想象的,因為大氣層氧氣含量不足,而且細胞還沒有進化到可以利用氧氣作為能量。這種情況在大約24億年前的大氧化事件中永遠改變了,當時光合細菌的出現導致了地球上的第一次大規模滅絕。

  “微生物讓整個星球都有了氧氣,這造成了一個巨大的轉變,”麻省理工學院的演化生物學家利奧諾拉·比特爾斯頓(Leonora Bittelston)說,“有很多新事物在發生之前是很難預測的,但一旦它們開始發生,就會改變我們的星球。”

  那么,如果人類滅絕,那么從現在起的1億年內,生命會變得有多狂野和復雜呢?我們是否能看到樹木開始行走,或者在用有毒氣體或有毒飛鏢殺死動物后以它們為食?海洋生物會改變嗎?蜘蛛是否會游到水里,用它們的網來捕捉沙丁魚?魚類能否學會飛行,這樣它們就能以昆蟲和鳥類為食了?深海動物會投射出明亮的全息圖來欺騙捕食者、吸引獵物或打動潛在的伴侶嗎?也許虎鯨和鯰魚將恢復它們祖先過去在陸地上奔跑的能力,以便它們能更有效地在陸地上捕獵?

  我們是否也能看到生物體在此前未被開發的棲息地定居下來,例如,體積龐大但重量很輕的有毒真菌能否漂浮在半空中,就像是空中的水母,纏繞并吞噬它們碰到的任何東西?昆蟲和蜘蛛能否在云中筑巢,并以天空中進行光合作用的生物體為食?如果植物或微生物演化出類似太陽能電池板的東西來追蹤和聚集陽光,那么在寒冷的冰川上,是否也能長出綠洲?

  阿克蒂皮斯表示,這些異想天開的生物沒有一個聽起來是不可能的。它們中有許多都是基于自然界已經存在的東西:能夠航海和滑翔的蜘蛛、云層中的微生物生命、深海鮟鱇魚會用頭上搖擺發光的餌球來吸引獵物。一些虎鯨和鯰魚種群可以在海灘上獵食岸邊的動物,在殘留有冰塵(一種由煙灰、巖石和微生物組成的黑色粉塵)的冰川上,可以生長出小型獨立的生命綠洲。

  哈佛大學演化生物學家喬·沃爾夫(Jo Wolfe)注意到,有些樹木在向水源移動的過程中可以非常緩慢地“行走”。她認為,樹木有可能進化出利用有毒氣體甚至帶刺樹枝進行捕獵的能力。畢竟,地球上已經存在像捕蠅草這樣的食肉植物。她還提到了食魚蜘蛛的存在,并表示,居住在云中的微生物可能由海洋最上層大量被稱為原綠球藻的微生物演化而來。

  在自然界中,通常只有在極端的環境中才能產生不尋常的適應性。地球上已經有很多這樣的物種,而這一情況還將繼續下去。例如,想象一下雄性深海鮟鱇魚如何應對潛在伴侶的嚴重短缺的難題。當遇到一條雌魚時,它會附著在雌魚身上,與之融為一體。“它再次見到其他雌性的可能性如此之小,以至于它干脆放棄了,成為雌魚的精子附屬物,”美國馬里蘭大學帕克分校的行為生態學家克里斯汀·胡克(Kristin Hook)說,“所以,我們可能會看到動物出現更多這樣的行為,隨著時間的推移,我認為自然選擇會青睞那些幾乎在不可能找到配偶時能夠自我受精的動物。”

  基于對自然的了解,我們也不應該假設未來的生物會局限于它們目前的棲息地。生物化學家和作家林恩·卡波拉爾(Lynn Caporale)指出,一些“會飛”的魚已經能夠捕捉昆蟲(甚至鳥類),而一些魚還能在陸地上行走,甚至爬樹。甚至烏賊偶爾也會飛出海面,用噴水作為推進力,用肉鰭作為翅膀。

  這種改變原有習性的潛力帶來了一些非常奇妙的可能性。想象一只蟾蜍,它的食道向外膨脹,就像一個用來發出求偶叫聲的大氣囊。沃德在他的書中開玩笑地設想這種蟾蜍演變成一個“齊柏林飛艇”,一種新型的飄浮動物,將征服低層大氣。這種蟾蜍演化出了從水中提取氫氣的能力,并將氫氣儲存在喉嚨里,幫助它跳躍并最終飄浮在空中。它的腿由于不再需要走路,變成了懸垂的觸須,用來覓食。它會演化得體型更大,以避免被吃掉——甚至可能比藍鯨還要大。巨大的“齊柏林飛艇”會像水母一樣飄浮在空中,拖著觸手捕捉獵物,比如鹿,或者取食樹頂的葉子。它們將布滿天空,移動的影子將主宰整個大地景觀……這是屬于飛行蟾蜍的時代。

  沃德說,飛行蟾蜍是“一個童話,但在這個寓言中有一絲現實的微光”。在第一個會飛的生物和第一個會游泳的生物出現之后,更多的物種很快就從它們進化而來,因為這種革新讓它們占據了以前從未到過的棲息地。

  考慮到我們對演化和遺傳學的理解并不完整,而且很可能很大程度上取決于偶然事件,因此沒有人能確定未來的生命會是什么樣子。沃德寫道,挑選未來的演化贏家就像在股市中挑選最賺錢的股票,或者預測天氣一樣。我們有一些數據可以做出有根據的猜測,但也有很大程度的不確定性,“新演化的動物群的顏色、習性和形態只能靠猜測。”

  洛索斯對此表示贊同。“說到底,”他說,“可能性是如此之廣,又如此不確定,因此試圖推測生命可能會是什么樣子真的毫無意義——因為自由度實在太大了。生命可以有太多不同的演化方式。”

  不過,如果以今天生命的奇異性為指導,我們就不應該忽視生命未來一些令人難以置信的可能性。而且,今天自然界的創造力和多樣性仍有待進一步探索。

  事實上,迪克森指出,他在1981年出版的《人類滅絕之后的動物》中描述的一些“純粹推測性”的動物后來找到了對應實例,例如會走路的蝙蝠和能從空中抓蝙蝠的蛇。正如他在該書2018年版中所言:“很多時候,當我遇到一些新的生態或演化現象時,我會想,‘如果我把它放在《人類滅絕之后的動物》里,可能所有人都會發笑’。”

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  • 行者物語 責任編輯:語燃
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