演化的前世今生

演化的前世今生 （「達爾文與小獵犬號」、「演化－一個觀念的勝利」、「再見度度鳥」讀書心得） 一趟長達五年的旅程，改變了一個剛大學畢業的年輕人，也改變整個世界對 亙古以來就有的疑問的看法。在過去一百多年來，人們對演化已經做了不少的研 究，並且將它列入學校的課程中，盡管仍有部分的阻力，演化基本上已經被認為 是一種足以反映事實的真理，它不僅代表單一物種為適應環境所做的改變，更包 含生物之間的交互作用：競爭、合作與共同演化等等機制形塑了我們已知的世 界。 達爾文的創見來自於旅程中的考察、長久的思考與賴爾「地質學原理」的啟 發，然而他也遇到了來自宗教的阻力、克爾文爵士的挑戰與難以解釋的某些生物 器官演化。宗教的阻力自不待言，克爾文爵士依據岩石失溫速度與礦坑實測溫度 推算出地球的歷史只有兩千萬年更是達爾文心中的大石，不過後來發現克爾文爵 士推論錯誤，因為他的基本假設「地球本身不具熱源」有誤，由於放射性物質的 發現，使得同位素定年法成為古生物學中的利器，古生物學為演化提供了大量的 證據。難以解釋的生物器官演化著名的例子是眼睛，視網膜上的兩種細胞：視桿 分辨明暗、而視錐處理色彩，哺乳類動物的老祖宗獸孔目動物是視錐細胞占優勢， 而哺乳類則是視桿占優勢，人類與人類的老祖宗原猴類則又重歸視錐占優勢，如 此說來似乎與演化不可逆的觀點違背？或許我們由天擇來看更洽當，一些生物中 的某些個體在偶然的基因變化中視錐細胞重占優勢，使得他們由早期哺乳類的雙 色視覺變成三色視覺，變異讓這些個體更能適應環境，因而這些個體存活率與生 殖力較高，在無數世代之後，三色視覺的個體形成了新物種，但是三色視覺的好 處是什麼？至今仍未有定論，有性擇的說法，也有認為三色視覺的動物在覓食上 佔優勢的說法（雙色視覺的動物區分尚未熟成與熟成的果實顏色有困難，但三色 視覺的動物則否）。 天擇說後來演變成現代綜合論，在達爾文天擇說與孟德爾遺傳學的基礎上， 融合了古生物學、生物地理學與族群遺傳學成為現代生物學的基礎。生物的演化 基礎來自於遺傳變異，遺傳變異包括基因與染色體的突變與基因重組；而天擇則 決定了演化的方向，族群做為演化的單位，而天擇使得等位基因在族群中的頻率 會改變，這種現象即為演化。 在閱讀的過程中，愈發讓人景仰起達爾文，在一百五十年前的社會提出挑戰 上帝存在的想法顯然是不簡單的，盡管當時教會的影響力與控制力比哥白尼與伽 利略的時代小，也更能接受文明的討論方式，但試圖挑戰人們長久以來的價值觀， 也是得吃不少苦頭的，報紙中也是有將達爾文的頭接上猿猴身軀的諷刺漫畫，至 於來自宗教界與擁有根深柢固的神創論想法者的挑戰與嘲諷更不在話下，幸虧達 爾文也有來自華萊士與赫胥黎的奧援，有趣的是，後來成為演化最有力武器的遺 傳學其始祖－孟德爾竟然是個神父。 演化的課題不僅改變了人類的生命觀，同時揭示了許多學門的改變，在族群 遺傳學之前，生物學本身與數學的關連並不大，而族群遺傳學與現代綜合論促成

了數學在生物學的大量應用。演化的相關知識也孕育了許多實用的科技，比如「分 子時鐘」的概念可以應用在 DNA 的分析上，分子時鐘說明 DNA 突變的速率有某 種規律，所以可用來衡量擁有相同祖先的兩物種在多久前開始分支。另外的幾種 應用則是應用演化的概念產生的電腦演算法，這種演算法可以用來幫助我們解決 數學上相當複雜或難以求解的問題，它可以幫助我們找出一組最佳的解答，這種 解答往往不具有對稱性，因為人類在設定許多方案時，常會依據「對稱」的原則 （依此原則較為美觀同時也比摸索只符合特定問題的解答來得簡單）來安排位置， 往往會犧牲整個系統的能量使用效率，所以採用演化演算法改善這種缺點；生態 學家可以利用取樣評估不同生物群體間的親緣關係，設定重要保育對象的單位， 執法者也可以用遺傳的標記來辨識被走私的保育動物與其身體部位；醫師可以應 用演化的觀點來研究我們對疾病的抗性，由每個人不同的遺傳特徵來給予不同的 用藥與劑量，增進了個人化醫療的可能性。 共同演化是演化中最動人的樂章，共同演化顯示了生物世界不同物種間錯綜 複雜的關聯性，有可能是互惠與合作，有可能是捕食者與被捕食者的軍備競賽。 達爾文在物種原始中以一個假想為例，如果傳播紅花苜蓿的大黃蜂滅絕，那麼新 的授粉夥伴將會如何？達爾文認為天擇的力量將讓某些轉而吸食紅花苜蓿花蜜 的蜜蜂舌頭變長，後來人們慢慢了解共同演化的力量之大遠超達爾文的想像，比 如用鳥授粉的花多半顏色鮮明而不具香味，因為鳥的視覺極佳嗅覺卻很差，依賴 蝙蝠授粉的花則在晚上開放甚至演化成特定形狀以方便蝙蝠回聲定位。掠食者與 獵物的競賽更加精采，比如昆蟲與植物，除了協助傳播花粉的昆蟲與植物友好， 植物與掠食的昆蟲可就關係不太融洽，為了對抗掠食，植物產生了鋸齒狀的葉緣、 會分泌大量樹脂的管狀網路（在昆蟲咬食之後利用湧出的樹脂將昆蟲掩埋）或是 釋放特殊化學物質以引來掠食昆蟲的動物。共同演化中最可怕的在於人類與害蟲 的競爭，引入 DDT 等殺蟲劑後，人類只度過一段不長的美好時光，就發現害蟲 開始出現抗藥性，一旦殺蟲劑若連害蟲的掠食者也一起殺死，具抗藥性的害蟲將 大量繁殖，使得抗藥性基因蔓延開來，我們常感於人類自身的優秀，因而輕慢地 想改變大自然，讓大自然與萬物為人類而服務，實際上人類能仰賴的不過是人類 與動植物、真菌與其他微生物間維持平衡的共同演化，人類如果濫用能力破壞平 衡，到頭來只是咎由自取、自食惡果罷了。 如同前面所提害蟲的抗藥性，在細菌與病毒中也產生抗藥性，人類面臨了重 大的危機，不過卻有人提出有趣的想法：馴化這些寄生生物，比如裝紗窗後可以 讓攜有瘧原蟲的蚊子叮不了太多人，因此紗窗造成殺死宿主速度較快的瘧原蟲在 演化上較不利（宿主將在它傳染給別人前死去），較溫和的菌株因而可取代較凶 狠的菌株，減少死於瘧疾的人數，也許我們能利用天擇的觀點解救我們自己。 我們在書中得到最大的收穫可能不是專業的知識，而是一種求學與做學問的 態度，赫胥黎這位達爾文的忠實支持者在讀完物種原始後對於天擇的評語是「我 真笨，竟然沒先想到」，天擇說的結構簡單清晰，卻是由達爾文率先構想，二十 年後華萊士再度發現時兩人一同提出，我們在日常生活中是否也存在著許多我們

不曾深思的問題？也許問題的本身簡單但解答卻十分深奧，不過不曾仔細想過或 找尋問題的解答似乎是比較可惜的，因為那意味著我們錯過了許多進步的機會。 另一點是我們思考的品質夠不夠好？夠好的話我們也有機會能產生像克爾文爵 士反駁達爾文的論點（儘管後來被驗證是錯誤但無懈可擊的推論卻讓達爾文再版 物種原始時刪去關於地質年代的推論）或是達爾文觀察蘭花預言將能找到「嘴奇 長無比的蛾」來授粉這樣有質量的想法，這一切有賴我們的閱讀、思考與同好間 的想法分享。