《生物演化的45堂公開課》:為什麼醜男不會絕子絕孫?有性繁殖的「紅皇后假說」

《生物演化的45堂公開課》:為什麼醜男不會絕子絕孫?有性繁殖的「紅皇后假說」
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我們想讓你知道的是

根據漢彌爾頓的理論,今天成功的基因,明天說不定就不成功,松雞始終無法一勞永逸地擺脫細菌,細菌也不能把松雞斬盡殺絕。土地移動不停,必須飛跑才能留在原地。

文:陶雨晴

為什麼醜男不會絕子絕孫?為什麼雌松雞鍾情雄松雞花哨不實用的尾巴呢?為什麼動物會炫耀自己華麗的特徵、不怕因此提升自己被獵擊的機率呢?

寄言全盛紅顏子,應憐半死白頭翁。
此翁白頭真可憐,伊昔紅顏美少年。

——劉希夷《代悲白頭翁》

崇拜美麗的世界

這個題目難免會招來一些憤怒:醜男何處來?這問題有什麼好問的?搞清楚美男在哪更重要!且慢,在這個牛人吃肉、熊人喝湯的世界裡,美男兒孫滿堂,醜男打一輩子光棍,按理說醜男早就該絕嗣了。醜男居然一直存在,真的是個問題。

不過,我說的不是人類,而是鳥類……

北美草原上的艾草松雞(學名Centrocercus urophasianus)是世界上最崇尚「看臉」的動物之一。每當春天,雄松雞就會六七十隻一群,聚集在空地上,各自占領一小塊領地,展示自己的華麗婚服。雄松雞高視闊步,尾巴展開成一把摺扇,昂首挺胸,露出胸前一大捧雪白的茸毛,胸前兩個渾圓的黃色氣囊,好像一盤煎雙蛋。雄松雞使勁把這兩個氣囊裡的氣擠掉,會發出「咕咚」一聲巨響,以壯聲勢。雄松雞搔首弄姿時,衣著樸素的雌松雞陸續到場,選擇如意郎君。

在我們看來,這場面很像一場明星選秀節目,科學家把這種雄性動物的比賽,稱為「求偶場」(Lek)。有求偶場習慣的鳥類,雄鳥都有極其誇張的裝飾和非常激烈的繁殖競爭。最受歡迎的「美男子」,一個早上就能獲得幾十次婚配的機會,而大多數相貌平庸的倒楣松雞,則是一無所獲。

在自然界裡,為了繁殖,動物發展出各式各樣的方法,對異性進行炫耀,有的舉行山歌會,有的拚死搏鬥,有的披上最燦爛的顏色,有的表演驚心動魄的雜技,園丁鳥甚至發展出了「藝術」。雄鳥用草搭一個全無用途的「房子」,四周擺滿色彩鮮豔的東西,花朵、野果、甲蟲翅膀,甚至瓶蓋。雌鳥會受到這個古怪的展覽的吸引,飛來與雄鳥喜結良緣。雄園丁鳥還懂得嫉妒,如果有別的雄鳥在牠的「房子」附近舉辦展覽,牠會偷偷飛過去,叼走情敵的飾品。

好看還是實用?

扇形尾巴和荷包蛋模樣的胸脯,不僅普通人看起來奇怪,也對達爾文提出了挑戰。按理說,生存競爭是殘酷的,動物應該沒有精力研究藝術之美,為什麼雌松雞鍾情於花哨不實用的裝飾呢?發展這些「繡花枕頭」般的特徵,難道不會浪費寶貴的營養,或者降低逃走的速度,害牠們被凶禽猛獸吃掉嗎?

為此進化生物學家絞盡了腦汁。一個解釋松雞尾巴存在的理論,是偉大的英國數學家和生物學家羅納德.愛爾默.費雪(Ronald Aylmer Fisher)提出的。他的答案很簡單:漂亮的尾羽也許是繡花枕頭,但只要大多數的雌松雞,都喜愛漂亮的雄松雞,雌松雞選擇繡花枕頭就是合理的。喜愛美男子的雌松雞,生的兒子也會是美男,這樣她的兒子就會迷倒眾多雌松雞,給她帶來許多孫子孫女。如果她偏愛比較樸素的雄松雞,生的兒子不好看,將來她的子孫也會很稀少。

所以,雄松雞「長出華而不實的尾羽」的基因和雌松雞「喜歡華而不實的尾羽」的基因,手牽手邁向下一代。如今,只有崇尚美男的雌松雞和華而不實的雄松雞存留於世。

另外一種解釋比較樸實剛健,是以色列的動物學家阿莫茨.扎哈維(Amotz Zahavi)提出。他認為雄性動物能負擔得起許多累贅的裝飾品仍然好好地活著,正說明牠們的傑出。這很像日本少年漫畫裡,英雄在修練武功時身背負重,或者在腳上綁著鉛袋,在觀眾看來,這些負重是他們強壯和英勇的最好證據。同樣的道理,雄松雞炫耀華而不實的尾羽,正是在表明自己是健壯、聰明、免疫力出色的雄性。

物理學上的醜男

好了,我們回到最早的問題。漂亮的雄松雞妻妾成群,身後會留下許多和牠一樣的英俊子嗣,這樣下去用不了幾代,所有的雄鳥都會變得一樣英俊。雖然美男多不是件壞事,但如果醜男斷子絕孫,誰又來當美男的綠葉呢?

製造尾羽和其他漂亮特徵的配方——生物的基因,常常會產生突變,也許是因為宇宙射線轟炸,也許是基因複製時本身產生的錯誤。突變大多是無害無益的,但也有一些突變會引起遺傳病,例如色盲症。雄松雞美麗的丰姿,需要許多基因配合才能製造出來,這個過程非常精妙,也非常容易出錯。也許就是基因突變把美男變成了醜男。

這個答案看似有理,然而太簡單了,它是物理學的答案,不是生物學的答案,更不是進化論的答案。想要找到更複雜的答案,我們還要在生物的世界裡深挖一層。

紅色皇后的腳步

美國進化生物學家威廉.唐納.漢彌爾頓(William Donald Hamilton)是偉大的學者,也是費雪的「雌松雞喜歡漂亮雄松雞是因為她們的兒子也會很漂亮」理論的支持者。他在解釋「醜男何處來」的問題時,邁出很大的一步:他解釋了為什麼生物需要有性繁殖。

有性繁殖規定了,要兩個生物才能產生後代,無性繁殖的效率比它高一倍,所以男歡女愛真的是一種很奢侈的東西。漢彌爾頓的解釋是,美國生物學家利.范.凡威倫(Leigh Van Valen)提出的「紅皇后假說」(Red Queen Hypothesis)。

這個奇怪(但看起來很帥)的詞,來自英國數學家路易斯.卡羅(Lewis Carroll)的童話《愛麗絲鏡中奇遇》(Through the Looking-Glass, and What Alice Found There),紅皇后是裡面的角色,在她的世界裡,地面會飛快地移動,人必須不停奔跑,才能留在原地。不知道跑步機的發明者有沒有受到卡羅的啟發。


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