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动物为什么没有进化出轮子?

  大自然中的生命通过进化产生了许多难以置信的特征;但有些特征似乎从未产生过,如自带的轮子。进化到底有禁区吗?
  从如此简单的一个开始,生命进化出如此多姿多彩的形式,而且步伐依然没有停止。达尔文曾这样描述进化所产生的令人难以置信的生命形式的多样性。
  进化之所以发生,是因为每一物种的每一个体都有着细微的差异。那些更适应环境的个体更有可能生存下来并繁殖,向下一代传递它们的基因,因此那些对生存有利的特征就在整个种群中普及开来。假以时日,这个缓慢的过程就能创造出许多奇迹,比如巨无霸似的蓝鲸、分工密切合作的蜜蜂以及自带口袋的袋鼠,等等。
  达尔文赞叹进化的无限可能性,但他从未提出过另一个大问题:如果大自然的进化是无止境、无禁区的,那么为什么没有进化出带轮子的动物呢?莫非进化是有局限的,因而某些东西注定永远无法进化出来?
  带轮子的动物只是一个典型的例子,还有很多其他例子。在2015年的一篇论文中,一位美国进化生物学家罗列了32种进化似乎从未产生过的特征组合,比如没有食草的蛇,没有会飞的植物,等等。
  关于进化到底有没有禁区,目前科学家的意见分成有禁区和无禁区两派。我们先介绍一下有禁区论者的观点,再介绍无禁区论者的观点。
  进化有禁区?
  2007年,一篇关于进化的论文同样提出一个令人印象深刻的问题斑马为什么没有进化出机关枪?
  论文中说,如果斑马进化出机关枪,它就可以随时持枪击退狮子的攻击,这对它的生存岂不益处良多?但事实上它并没有进化出类似枪的东西。这是为什么?
  该作者给出了一个回答。他说,复杂器官的进化必须通过许多中间步骤一步一步来完成,而且要确保所有这些步骤都对生存有利,或者至少无害;就好比我们搭石过河,要确保每一块放下去的石头都能让我们平安地踏上去。机关枪只有在作为完整的一支枪的时候才管用,而在此之前,作为一个没有用处的器官,它只会白白消耗营养,增加斑马生存的负担,所以这样的进化是注定不可能实现的。
  具体到动物身上任何类似轮子的构造,还有另一个具体的困难:现实中的轮子由一根不动的轴和绕它旋转的轮组成,动物如果进化出轮子,不动的轴可以与身体连接,但旋转的轮子呢?它上面的血管、神经等怎样与身体连接?这是一个难题。所以,轮子很可能是自然界中生物进化无法接近的少数禁区之一,只能由我们人工制造以补自然之不足。
  进化无禁区?
  进化无禁区论者则倾向于认为进化无禁区。他们说,进化是一个积累的过程,在这过程中,不仅生命的形式越来越多,越来越复杂,构成有机体的部件也在由少到多、由简单到复杂进化。当部件少而简单的时候,能组装出来的生命形式少而简单,当部件多而复杂的时候,由它们组装出来的生命形式也多而复杂。随着时间的推移,部件越来越多,越来越复杂,所以任何生命形式(比如带轮子的动物、带机关枪的斑马),只要假以时日,都可以在此基础上产生。生物进化是宇宙中最无止境的过程之一,它的显著特点是能够产生无限的多样性,大自然还远没有穷尽所有可能的生命形式。
  他们反驳进化禁区论者说,关于进化,只有你想不到的,没有它做不到的。举个例子。假如我们是生活在大约4。5亿年前奥陶纪时期的进化生物学家,我们绝对想象不出后来进化出来的一些东西,比如花朵和飞鸟等,因为那时的生命形式太简单、太有限了,只有三叶虫之类的简单海洋生物。在所持者狭的情况下,我们确实很难认识到进化的无穷潜力。几百万年以后的生物学家同样要嘲笑今天的进化禁区论者。
  也许偏见限制了我们的想象
  此外,进化无禁区论者还认为,禁区论者口中的很多不可能,也可能来自我们自身知识有限或者先入为主所带来的偏见。
  关于知识有限所带来的偏见,可以举一个例子。一直以来,人们都认为所有的蜘蛛都是食肉动物。然而在2009年,科学家发现一种名为吉卜林巴希拉的蜘蛛,这种蜘蛛主要以植物为食。
  关于先入为主的偏见,我们以不存在吃草的蛇为例。事实上,在进化的历史中,许多动物在吃肉和吃素之间来回转换。大熊猫就是这样一个例子。虽然它现在以竹子为食,但它的祖先是食肉动物,大熊猫的内脏至今都还没有完全适应吃植物。如果说,到目前为止,还没有发现一种蛇是吃草的,这可能只意味着,蛇的身体构造特别适合食肉,或者也可能只是一个巧合,譬如蛇的近亲是蜥蜴,而据我们所知,许多蜥蜴是食草动物。
  总结进化无禁区论者的观点:进化无禁区。任何复杂的身体构造,如带轮子的动物、持枪的斑马等,都可以在大自然中产生,条件是给进化足够长的时间。
  非不能也,是不为也
  如果你觉得进化无禁区论者的上述观点太乐观了,怪他们尽开空头支票(你可以问什么叫时间足够长呢?以地球45亿年的历史,还不算足够长吗?),那么下面一个谨慎保守一点的观点还可供你参考。
  这个观点还是坚持进化无禁区,但同时又认为,大自然不太可能进化出轮子、机关枪这类的身体构造;不过呢,不是因为它们是禁区所在,而是因为实现这些身体构造的功能,进化有更好、更简单的策略。一句话,非进化不能也,是不为也!
  以轮子为例。我们受益于轮子的好处是,它可以载着我们跑得更快、更省力;人们期望动物进化出轮子,意图也无非如此。但试想一下,跑得更快、更省力非得通过轮子来实现吗?通过翅膀来实现岂不更省事?至于翅膀嘛,那是进化早就实现了的东西。
  退一步说,就算一定要通过在地面滚动来旅行,那么把整个身体缩成一个球,也同样能完成轮子的目的。很多动物,譬如某些蜘蛛,就善于把身体缩成一个球,之后用肢体推动,在地面滚动。而且相对轮子而言,球的自由度更大,更灵活,而轮子却很容易在不平坦的地面卡住或摔倒。再说,在自然界中,平坦的表面毕竟罕见。凡此这种,为了实现跑得更快、更省力的目的,进化实在没有理由青睐轮子,它有更好的解决方案。
  蚁狮
  斑马没有进化出可以击退狮子进攻的机关枪,也可以做类似的解释。在自然界中虽然没有持枪的斑马,但类似枪的射弹武器也并非没有。用水作为投射武器的箭鱼,用沙子作为投掷武器的蚁狮,都是这方面的例子。不过,其共同点是它们都是食肉者,而现在所谈论的斑马是食草者。它们与狮子的关系,也只是避免被狮子吃掉而已,不是为了生存而吃狮子,因此能快速逃跑就够了,所以进化就没必要再为斑马设计一种类似枪的投射武器了。
  进化比你我都要高明
  乍一看,有很多动物是进化上的错误;它们似乎进化出了明显不利于生存的特征。然而,仔细审查,往往会发现,进化比你我都高明。
  以澳洲夜行鹦鹉为例。顾名思义,它是夜间活动的,你可能认为,这意味着它在黑暗中看得很清楚。然而研究表明,它的眼窝比其他鹦鹉的眼窝小,视神经也比其他鹦鹉小。据此有人想当然地认为,这种鸟的夜间视力可能不比白天活动的其他鹦鹉的夜间视力强多少。
  但科学家并没有急于下这样的结论。动物的眼睛里有两类视细胞,一类对强光敏感,一类对弱光敏感。一般来说,对强光敏感和对弱光敏感两者不可兼得,而澳洲夜行鹦鹉的眼睛构造,是两者很好的折衷。他们推测,它的夜间视力应该是不差的。
  同样,有一种观点认为,世界上最大的蜘蛛歌利亚巨型食鸟蛛(体重最大可达230克,有盛菜盘子那么大),实在是进化的败笔。因为如果它从高处坠落,摔到坚硬的岩石上,很可能会因为外骨骼被摔裂而很快死去。但它作为蜘蛛,又不得不高空作业。
  这种说法固然有一定的道理,但可惜这个如果很少成立,因为这种蜘蛛很聪明,它们捕食时总是以逸待劳,很少到有致命危险的地方去冒险。

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