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演化通常被认为是一个漫长的过程:在几十亿年时光的不懈雕凿下,地球上的生物才从一个个单细胞变幻得如此缤纷繁复。有趣的是,演化其实也可以很“快”——近日,来自美国哈佛大学的约尔·斯图尔特(Y. E. Stuart)及其团队发现,两种同属蜥蜴间激烈的竞争导致了其中的“失败者”迅速演化,以适应原本不习惯的生存环境,相关文章发表在最新一期的《科学》(Science)上。

棕安乐蜥

在美国佛罗里达州北部的蚊子泄湖(Mosquito Lagoon)中的一些小岛上,本来只居住着一类绿安乐蜥(Anolis carolinensis),它们最喜爱的栖息地是低矮而又粗糙的树干。1995年5月,斯图尔特的同事坎贝尔(T. S. Campbell)进行了一次大胆的引种实验——他向3个小岛投放了棕安乐蜥(Anolis Sagrei),这种蜥蜴的栖息环境和生态学特点与绿安乐蜥非常类似,因此两种蜥蜴间发生了激烈的种间竞争。

三个月后,1995年8月,斯图尔特和坎贝尔发现:在这3个小岛上的棕安乐蜥迅速繁衍,并在竞争中取得优势地位,占据了低矮的树干作为自己的栖息地;而“原住民”绿安乐蜥却被迫前往树冠更高处生活。

2010年,也就是引种实验之后的第15年,斯图尔特对蚊子泄湖的30个小岛进行了调查,发现其中只有5个小岛没有棕安乐蜥生活,其余的小岛都遭到了棕安乐蜥的“入侵”。“棕安乐蜥不只在树上生活,也会在地上活动。值得一提的是,它们会把蛋生在土壤里或是其他的藏匿地点,如果土壤被人们移动,就可能使棕安乐蜥的种群被带离这个小岛。” 斯图尔特在接受果壳网科学人采访时说,“另外,棕安乐蜥还会跳进船里——我们遇到过不止一次的类似情形——或是藏匿在人们前往小岛露营、垂钓的物资当中,通过人为的因素抵达其他小岛。而几只棕安乐蜥就足以在一个小岛上繁衍出自己的群体。”

在这些被棕安乐蜥“入侵”的小岛上,绿安乐蜥都转移到高处的树枝上,并拥有了更大的足垫,足垫上也有更多具粘着性、附带刚毛的鳞——这样的结构正是为了使绿安乐蜥更好地适应那些更摇晃、狭窄并且光滑的高处树枝。十数年间,这些蜥蜴不过繁衍了约20代,这样的演化速度无疑是惊人的。

在谈到这次跨越15年的实验设计时,斯图尔特对果壳网科学人说:“在最开始,我们就预期到绿安乐蜥会被驱赶到更高处——在佛罗里达州的其他区域,已经发生过类似的自然现象。我不知道实施引种实验的坎贝尔当时是否有把这个实验和演化联系起来。15年后,我们对这次实验的演化影响进行了预测,并且回到这些小岛上来验证我们的猜想。我们有猜测到演化会发生,但是绿安乐蜥足蹼的演化速度之快令我们非常吃惊。”

引种实验也许是个危险的尝试——这可能破坏当地原有的生态平衡体系,而在斯图尔特看来,本次实验却实实在在是能够令人信服的。“我们只向13个小岛投放了棕安乐蜥,而湖里的其他小岛超过70个。到了2010年,它们在蚊子泄湖中的大部分岛屿有所分布,这是自然迁移的结果——棕安乐蜥在佛罗里达州本土十分常见,而这些小岛与大陆的距离却仅有100米。换言之,以棕安乐蜥的迁移能力,它们本来就迟早要到这些小岛上去,这就给了我们进行引种实验的机会,让我们得以用实验标准来记录这一活动。”斯图尔特说,“因此,在这样的前提条件下,我认为我们进行的实验是合情合理的。不过在大多数情况下,引种实验可能都并非如此。”

从演化的角度来说,棕安乐蜥的入侵对于绿安乐蜥来说可能是一件好事。“它们得以获得更好的生存能力,并与入侵种和谐共处。它们能够完成演化,也是因为具备了足够的遗传变异,并且面对着很强而又不是毁灭性的生存压力(要移居到树冠更高处,而并不是要迫使它们学会在水里生活)。”斯图尔特说。他在论文中指出,这些结果表明,在面对由入侵种带来的强选择压力时,本地种群也许能够通过演化加以应对——不过,这种应对能达到何种程度则尚未可知。