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一亿年后的未来动物是什么样子?难以预测的演化革新

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一亿年后的未来动物是什么样子?难以预测的演化革新 20世纪80年代初,英国作家道格尔·迪克森(Dougal Dixon)出版了一本架空书籍《人类灭绝之后的动物》(After Man: a Zoology of the Future)。他在书中设想了数百万年后的地球生物:把尾巴当降落伞用的鼩鼱;会飞的猴子;盘起来的超长蛇类能像弹簧一样甩出去,袭击正在飞行的鸟类;夜间滑翔的动物能用胸部的长刺刺穿猎物;长着花脸的鸟和蝙蝠能欺骗授粉昆虫,使它们落进自己的嘴里。 在这本书出版几十年后的今天,迪克森表示,他的书不是试图预测未来,而是在探索自然界的所有可能性。“关于生物演化的通俗读物似乎都在表明,演化是过去发生的事情,”他说,“事实并非如此。演化发生在今天,而且将继续发生在未来,在我们离开很久之后。” 虽然迪克森的书是虚构的,但大多数生物学家认为,数百万年后的地球将是一个非常不同的世界。美国亚利桑那州立大学的演化生物学家雅典娜·阿克蒂皮斯(Athena Aktipis)说:“我认为届时地球在视觉上和感觉上都像是一个外星世界。” 一亿年后的未来动物是什么样子?难以预测的演化革新 未来的动物可能不得不适应一个污染更严重的世界 任何演化对我们今天来说都是陌生和不可能的,就像我们现在这个由哺乳动物主宰的世界,从恐龙时代的角度来看都是不可能的一样。那么,未来的生命会是什么样的呢?根据我们对地球上生命和进化原理的了解,在1亿年内,地球会发展出哪些生物? 让我们先回到数百万年前,回到我们星球上更早的生命时代。据美国圣路易斯华盛顿大学演化生物学家乔纳森·洛索斯(Jonathan Losos)介绍,在大约5.4亿年前的寒武纪大爆发中,地球上生活着大量“卡通式”的古怪生物。 一亿年后的未来动物是什么样子?难以预测的演化革新 未来的某一天,鹿的鹿角可能会有新的用途 他在《难以置信的命运:运气、机遇和演化的未来》(Improbable Destinies: Fate, Chance, and the Future of Evolution)一书中写道:“(加拿大的)伯吉斯页岩上居住着一群名副其实的奇异生物。”有一种动物叫怪诞虫( Hallucigenia),它那细长的管状身体上布满了一排排巨大的棘刺,还有像棍子一样有爪附肢,“有点像《飞出个未来》剧集里的某种东西”。 因此,同样怪异和不寻常的生物在未来演化出现并非不可能。“几乎所有你能想象到的似乎合理的东西,都在某种程度上在某些物种中演化过,”洛索斯说,“只要有足够的时间,即使是不可能的事情最终也会发生。” 一亿年后的未来动物是什么样子?难以预测的演化革新 只要有足够的时间,奇特而前所未有的组合并非不可能 根据洛索斯的说法,生物可能性的世界无比广阔,我们远没有看到全部。他写道:“就我个人而言,我根本不相信地球生命已经发现了在我们这样一个星球上存在的所有可能方式,甚至大多数方式。” 尽管如此,我们还是很难预测哪种可能性最终会出现。洛索斯的书中分析了支持和反对演化可预测性的论点,并将其归结为一个问题:如果我们“重放生命的录像带”,历史是否会重演?证据是分裂的,我们根本不知道演化在多大程度上是可预测的,以及在很长一段时间内是否可重复。再考虑某些偶然因素,比如一次巨大的火山爆发或一颗小行星撞击地球,几乎不可能做出准确的预测。 一亿年后的未来动物是什么样子?难以预测的演化革新 目前的树栖动物可能会在不久的将来适应空中飞行的生活 不过,我们还是可以做出有根据的猜测。但首先,我们必须解决一种已经在改变地球生命的重要演化力量——智人——的影响。 如果人类能繁衍数百万年,那他们将对未来的生命演化产生显著的影响。自然选择将产生新的物种,以应对人类所导致的环境改变,甚至污染。美国华盛顿大学的古生物学家彼得·沃德(Peter Ward)在他2001年出版的《未来演化》(Future Evolution)一书中写道:“我们很可能会看到鸟类演化出专门用来从锡罐中取食的鸟喙,或者老鼠长出油性的皮毛,以清除有毒废水。” 沃德预见了一些新物种出现的机会,这些坚韧、适应性强的生物如同“杂草”一样。许多动物不介意生活在人类周围,而且能够利用人类世界,比如家猫、老鼠、浣熊、郊狼、乌鸦、鸽子、椋鸟、麻雀、苍蝇、跳蚤、蜱虫和肠道寄生虫等。 在一个因人类活动而变得更热、更干燥的地球上,缺乏淡水也可能促使动物做出新的适应。“可以想象,动物会演化出奇怪的特化结构来捕捉空气中的水分,”美国曼荷莲学院的演化生物学家帕特丽夏·布伦南(Patricia Brennan)说,“体型较大的动物可能会演化出一些类似于伸展的帆或皮肤瓣的东西,它们可以在清晨伸展开来,尝试获取水分。例如,有些蜥蜴的褶边项圈可以变得非常大,十分夸张,它们可以通过这种方式收集水分。” 一亿年后的未来动物是什么样子?难以预测的演化革新 蟾蜍能漂浮在空中,变成“齐柏林飞艇”吗? 在一个更热的世界里,布伦南还设想了裸体哺乳动物和鸟类的崛起。她说:“哺乳动物可能会在一些地方掉毛,并通过皮肤上的‘口袋’收集水分。在一个变暖的星球上,温血动物(那些自己产生热量的动物)可能会有一段艰难的时期,因此,在更温暖的气候里,鸟类可能会失去最外部的羽毛,以防止过热,而哺乳动物可能会失去大部分皮毛。” 未来的人类也可能决定直接操纵生命——事实上,这已经发生了。正如研究者劳伦·霍尔特(Lauren Holt)所指出的,地球上的生命轨迹之一可能是“后自然”的。在这种情况下,基因工程、生物技术和人类文化的影响可能会把演化引向截然不同的路径。从被外来基因驱动的蚊子,到自动授粉的蜜蜂,生命的演化将与人类自身的欲望和需求交织在一起。 然而,对于未来的生物演化也有其他的选择:例如,我们更开明的后代可能会决定改造自然,让自然演化“顺其自然”,人类可能也会走向灭绝(这正是《人类灭绝之后的动物》一书中描写的场景)。 灭绝尤其可能导致大规模的演化革新。沃德认为,从本质上讲,大规模灭绝重置了演化的时钟。他表示,在历史上的大灭绝事件之后,地球上的动植物都发生了根本性的变化。 大约2.52亿年前的二叠纪大灭绝,淘汰了95%以上的海洋物种和70%的陆地物种,包括当时统治地球的具有高大背帆的爬行动物(如异齿龙)。它们的灭绝为恐龙的演化创造了空间,并使恐龙成为陆地上新的统治类群。后来历史又再次重演,哺乳动物在白垩纪—第三纪大灭绝后取代了恐龙。“大规模灭绝不仅仅改变了地球上物种的数量。它们还改变了地球的物种构成,”沃德写道。 一些生物学家认为,在灭绝事件之后,具有新能力的全新生命形式可能会演化出来;它们是如此不同,我们甚至无法想象它们会是什么样子。例如,在地球生命诞生的最初10亿年里,呼吸氧气的动物是不可想象的,因为大气层氧气含量不足,而且细胞还没有进化到可以利用氧气作为能量。这种情况在大约24亿年前的大氧化事件中永远改变了,当时光合细菌的出现导致了地球上的第一次大规模灭绝。 “微生物让整个星球都有了氧气,这造成了一个巨大的转变,”麻省理工学院的演化生物学家利奥诺拉·比特尔斯顿(Leonora Bittelston)说,“有很多新事物在发生之前是很难预测的,但一旦它们开始发生,就会改变我们的星球。” 那么,如果人类灭绝,那么从现在起的1亿年内,生命会变得有多狂野和复杂呢?我们是否能看到树木开始行走,或者在用有毒气体或有毒飞镖杀死动物后以它们为食?海洋生物会改变吗?蜘蛛是否会游到水里,用它们的网来捕捉沙丁鱼?鱼类能否学会飞行,这样它们就能以昆虫和鸟类为食了?深海动物会投射出明亮的全息图来欺骗捕食者、吸引猎物或打动潜在的伴侣吗?也许虎鲸和鲶鱼将恢复它们祖先过去在陆地上奔跑的能力,以便它们能更有效地在陆地上捕猎? 我们是否也能看到生物体在此前未被开发的栖息地定居下来,例如,体积庞大但重量很轻的有毒真菌能否漂浮在半空中,就像是空中的水母,缠绕并吞噬它们碰到的任何东西?昆虫和蜘蛛能否在云中筑巢,并以天空中进行光合作用的生物体为食?如果植物或微生物演化出类似太阳能电池板的东西来追踪和聚集阳光,那么在寒冷的冰川上,是否也能长出绿洲? 阿克蒂皮斯表示,这些异想天开的生物没有一个听起来是不可能的。它们中有许多都是基于自然界已经存在的东西:能够航海和滑翔的蜘蛛、云层中的微生物生命、深海鮟鱇鱼会用头上摇摆发光的饵球来吸引猎物。一些虎鲸和鲶鱼种群可以在海滩上猎食岸边的动物,在残留有冰尘(一种由烟灰、岩石和微生物组成的黑色粉尘)的冰川上,可以生长出小型独立的生命绿洲。 哈佛大学演化生物学家乔·沃尔夫(Jo Wolfe)注意到,有些树木在向水源移动的过程中可以非常缓慢地“行走”。她认为,树木有可能进化出利用有毒气体甚至带刺树枝进行捕猎的能力。毕竟,地球上已经存在像捕蝇草这样的食肉植物。她还提到了食鱼蜘蛛的存在,并表示,居住在云中的微生物可能由海洋最上层大量被称为原绿球藻的微生物演化而来。 在自然界中,通常只有在极端的环境中才能产生不寻常的适应性。地球上已经有很多这样的物种,而这一情况还将继续下去。例如,想象一下雄性深海鮟鱇鱼如何应对潜在伴侣的严重短缺的难题。当遇到一条雌鱼时,它会附着在雌鱼身上,与之融为一体。“它再次见到其他雌性的可能性如此之小,以至于它干脆放弃了,成为雌鱼的精子附属物,”美国马里兰大学帕克分校的行为生态学家克里斯汀·胡克(Kristin Hook)说,“所以,我们可能会看到动物出现更多这样的行为,随着时间的推移,我认为自然选择会青睐那些几乎在不可能找到配偶时能够自我受精的动物。” 基于对自然的了解,我们也不应该假设未来的生物会局限于它们目前的栖息地。生物化学家和作家林恩·卡波拉尔(Lynn Caporale)指出,一些“会飞”的鱼已经能够捕捉昆虫(甚至鸟类),而一些鱼还能在陆地上行走,甚至爬树。甚至乌贼偶尔也会飞出海面,用喷水作为推进力,用肉鳍作为翅膀。 这种改变原有习性的潜力带来了一些非常奇妙的可能性。想象一只蟾蜍,它的食道向外膨胀,就像一个用来发出求偶叫声的大气囊。沃德在他的书中开玩笑地设想这种蟾蜍演变成一个“齐柏林飞艇”,一种新型的飘浮动物,将征服低层大气。这种蟾蜍演化出了从水中提取氢气的能力,并将氢气储存在喉咙里,帮助它跳跃并最终飘浮在空中。它的腿由于不再需要走路,变成了悬垂的触须,用来觅食。它会演化得体型更大,以避免被吃掉——甚至可能比蓝鲸还要大。巨大的“齐柏林飞艇”会像水母一样飘浮在空中,拖着触手捕捉猎物,比如鹿,或者取食树顶的叶子。它们将布满天空,移动的影子将主宰整个大地景观……这是属于飞行蟾蜍的时代。 沃德说,飞行蟾蜍是“一个童话,但在这个寓言中有一丝现实的微光”。在第一个会飞的生物和第一个会游泳的生物出现之后,更多的物种很快就从它们进化而来,因为这种革新让它们占据了以前从未到过的栖息地。 考虑到我们对演化和遗传学的理解并不完整,而且很可能很大程度上取决于偶然事件,因此没有人能确定未来的生命会是什么样子。沃德写道,挑选未来的演化赢家就像在股市中挑选最赚钱的股票,或者预测天气一样。我们有一些数据可以做出有根据的猜测,但也有很大程度的不确定性,“新演化的动物群的颜色、习性和形态只能靠猜测。” 洛索斯对此表示赞同。“说到底,”他说,“可能性是如此之广,又如此不确定,因此试图推测生命可能会是什么样子真的毫无意义——因为自由度实在太大了。生命可以有太多不同的演化方式。” 不过,如果以今天生命的奇异性为指导,我们就不应该忽视生命未来一些令人难以置信的可能性。而且,今天自然界的创造力和多样性仍有待进一步探索。 事实上,迪克森指出,他在1981年出版的《人类灭绝之后的动物》中描述的一些“纯粹推测性”的动物后来找到了对应实例,例如会走路的蝙蝠和能从空中抓蝙蝠的蛇。正如他在该书2018年版中所言:“很多时候,当我遇到一些新的生态或演化现象时,我会想,‘如果我把它放在《人类灭绝之后的动物》里,可能所有人都会发笑’。”

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