购买
下载掌阅APP,畅读海量书库
立即打开
畅读海量书库
扫码下载掌阅APP

第一章
我们如何走到今天

当查尔斯·达尔文(Charles Darwin)在《物种起源》( The Origin of Species )一书中第一次写到进化论时,他以“树木交错的河岸”这一传神的描述结束了他的论证。达尔文想象了一个河岸,这里充满了植物、昆虫、鸟类、哺乳动物和无数其他物种,这些千差万别的生物都源自同一个祖先。他惊叹于这种生物多样性是如何从他所描述的简单进化过程中产生的。至今,这种多样性仍然是生物学家和生物爱好者(事实上,也许是我们所有人)进入自然界的原因。

早在达尔文开始他的工作之前(这项工作基本上建立了现代生物学),另一位早期生物学家就偶然发现了达尔文理论的一个关键组成部分——瑞典生物学家卡尔·林内乌斯(Carl Linnaeus)。他是第一位分类学家。分类学研究的是生物的分组和分类。如果要对达尔文后来撰写的生物的高度多样性进行严密的研究,就需要先对其进行分类。林内乌斯建立了现代分类学体系的第一个版本,他于1735年在他的《自然系统》( Systema Naturae )一书中发表了这一版本的分类体系。林内乌斯创建了一系列规模和特异性递减的分组,他将当时已知的所有生物形式都归入了这些分组,甚至还包括一些像海怪这样的生物,我们现在知道它们只是神话,或者至少是对潜伏在海洋中的鲸鱼和巨乌贼等巨大的真实动物的误解。林内乌斯从五个分组开始构建他的理论体系,而我们现在拥有更多分组。他认识到这些分组只是(根据不总是真实的各种证据得出的)一种构想,也就是说,我们将某种动物或植物分到某一组的依据并不是无可争议的事实真理,而是我们将它与和它足够相似的生物体归为一类的最佳尝试。最重要的是,林内乌斯的各个分组是嵌套的,因此一个种会被归入一个拥有几个和它非常相似的种的属,每个属及其中的所有种又都被归入某个目,每个目又都被归入某个纲,纲又被归入界。当时,林内乌斯主要根据生物的生理相似性来建立这个等级体系,他当时还没有达尔文的理论来揭示所有生物之间的联系。但无意中,他在大多数情况下都按照生物体之间联系的密切程度来进行分组——这一切都发生在人们还不知道不同物种之间可能存在联系之时。

林内乌斯起初可能是想把分组设计成同心的、嵌套的圆圈,这样就为我们提供关于更小分支的逐渐具体的信息,但我们也可以很容易地把这些分组绘制成一张树形结构图(图1-1)。这种树形结构图是达尔文偶然发现的。他认识到,所有生物都可以归入一张树形图,而且这不仅是一张描述性的树形图,还是一张家谱。

图1-1 林内乌斯的现代分类学体系

这意味着林内乌斯的两个生物界,动物界和植物界(他最初的体系中还包括第三个界,矿物界)本身就是一个和地球上所有生物相关的家族的分支。科学家们之后会再添加几个描述真菌和微生物的界,以及更多的级别,如门和科,以提高分组的精确度。他们认识到,所有这些界最终都是从一个树干、一个共同的原始祖先分化出来的分支,这个祖先是所有生物体进化和多样化的起点。

林内乌斯的系统使达尔文发现的物种之间的关系得以被结构化和描述,该系统至今仍在被使用,随着科学家们收集到有关遗传学、形态学和历史学的更精确的数据以对生物体进行重新分类和描述,该系统不断被修改和争论。林内乌斯最初对动物外观和行为的分组依据已经让位于分子分类学,分子分类学使我们能够直接比较现存物种的DNA,以确定哪些物种之间的关系更加密切。例如,林内乌斯将除节肢动物(昆虫、蜘蛛和甲壳纲动物)以外的所有无脊椎动物归入一个他称为“蠕虫”的组。林内乌斯将这些动物描述为“动作缓慢、身体柔软的动物……潮湿之地的居民”。我们现在知道,他的“蠕虫”组里其实包括30多组动物,它们全都彼此不同,就像昆虫不同于爬行动物一样,而且我们也创建了新的组和亚组来反映这种多样性——比如软体动物组、扁形虫组和水母组。进一步的DNA研究使我们能够越来越接近物种之间联系的真相,即使是那些表面上看起来彼此非常不同的物种。例如,我们现在知道,灵长类动物属于灵长总目,我们与啮齿动物如兔子同属灵长总目。下述事实也许会令人惊讶,但是这些动物与我们的亲缘关系要比我们跟我们的姐妹总目劳亚兽总目中的动物的关系更为密切,劳亚兽总目包括有蹄类动物,例如马和犀牛,以及食肉动物,例如狗和猫。

动物界的现代树形图(图1-2)记录了动物从最初的多细胞生物体发展为我们今天所知的所有分组的历史。当你沿着树形图向顶端移动时,你在时间上会向前移动。树形图的最顶端代表今天,树枝的线条代表所有现存生物体的祖先。在树形图的下方,一根树枝从另一根树枝上分裂得越远,这些分组的亲缘关系就越远。生物学家称这种树形图为系统发育(phylogeny),它提供了生物体相关性的视觉表现。因此,所有拥有一个古老祖先的脊椎动物之间的关系要比它们与最接近的无脊椎动物(包括海星在内的棘皮动物)的关系更密切。而海星与脊椎动物的关系也要比它们与昆虫的关系更密切,昆虫是节肢动物——你必须沿着树形图进一步往下走,才能在线条分叉的地方找到这两组动物的最后一个共同祖先。

图1-2 动物界的现代树形图

我们只有这样才能对哪些动物关系较为密切,以及哪些动物关系较为疏远做出有意义的陈述,它显示了鸟类和包括人类在内的哺乳动物之间是如何相互关联的。图1-3只显示了脊椎动物,即所有具有坚硬脊骨的生物体的谱系。脊椎动物起源于进化为被囊类动物的无脊椎动物,被囊类动物是一类形状类似管子的动物,它们依附在岩石上过着基本定栖的生活。它们的生命始于一种能自由游动的幼体,幼体的大脑很小,主神经周围有一层贯穿全身的硬化覆盖物,这是它们的脊柱的早期形式,也被称为脊索。当它们成年后,它们会先把头附着在岩石上,吸收自己的大脑,然后在余生中靠过滤周围水环境中的营养物质生存,并把精子和卵子释放到水中进行繁殖 。这就是脊椎动物的卑微开端。

图1-3 脊椎动物树形图

最终,第一批真正的脊椎动物从被囊类动物中分化出来,进化后,它们可以保持在自由游动的幼体阶段,并拒绝吸收掉自己的大脑。这些幼体最终将成为早期的鱼类。最早的鱼类有点像盲鳗和七鳃鳗。它们没有下颚或骨骼,但有原始的循环系统,很像无脊椎动物。鲨鱼进化出了骨质下颚,使它们的嘴有更多的支撑力来咀嚼猎物,但它们同时保留了软骨质骨架和脊骨。事实证明,骨骼有助于支撑鱼类富有弹性的身体、保护它们在进化中形成的功能日益复杂的内部器官。因此,骨架完全硬化的硬骨鱼随后出现,它们是现存最大的单一脊椎动物种类。之后,从硬骨鱼中进化出的脊椎动物开始尝试在陆地上定居。

青蛙和蝾螈等之所以叫两栖动物,是因为它们部分时间生活在水中,部分时间生活在陆地上。它们最初是像鱼一样的幼体——就青蛙而言,其幼体就是我们所熟知的蝌蚪——然后蜕变成它们的成年形态:重新吸收它们用于游泳的尾巴,长出腿,关闭它们的鳃,并用肺取而代之。这个过程就像是从鱼类到两栖动物的进化在一种动物的一生中被加速完成。起初,一些鱼类可能发展出了像现代的弹涂鱼一样的可以在潮湿的泥浆中移动的能力,以此来获得它们在水中的近亲无法获得的食物来源。随着时间的推移,拥有强健的四肢和无水呼吸能力被证明更有助于生物生存,于是进化选择了这些特征,这导致了两栖动物的出现。但两栖动物仍然与水联系在一起,它们的幼体像鱼一样被产下,它们的卵没有水密层,必须保持浸泡状态,否则就会变干。

为了完成向陆地的跳跃,脊椎动物必须进化出防水的、坚固的卵,孵化成适应陆地生活的幼体,这就是爬行动物的开始,爬行动物最终将进化成鸟类和哺乳动物。这也是情况开始变得复杂的地方——这在很大程度上是鸟类的错。

从表面上看,鸟类和哺乳动物之间的距离似乎比爬行动物更近。一般来说,它们都有比爬行动物更大的大脑,皮肤上都覆盖着密集的生长物——羽毛和毛皮。最重要的是,它们都是温血动物,而到目前为止我们所提及的其他所有群体,包括所有现存的爬行动物,都是冷血动物。温血性对动物而言是一个巨大的优势,它意味着你可以调节自己的体温,例如通过燃烧食物中的能量来温暖自己,而不是由你周围的空气来决定你的体温。动物体内所有的生物和化学反应过程都依赖于温度。能够通过新陈代谢来保持自身合适的温度,而不是只能迁移到一个温度适宜的地方,这为鸟类和哺乳动物开辟了新的栖息地。

这种相似性可能暗示了一种如图1-4所示的脊椎动物树形图,哺乳动物和鸟类一起从爬行动物中进化出来,然后再从彼此中分化出来。如果你依据温血性来建立树形图,那么这个版本是最可能的结果。而如果鸟类和爬行动物的亲缘关系比鸟类和哺乳动物的关系更密切,那么温血性就必须在不同的分支上独立进化两次。进化出一个复杂特征已经非常困难了,要两次进化出同一特征就更难了。因此,一个共同的特征通常是两类生物有一个发生过一次进化的共同祖先的证据。

图1-4 脊椎动物树形图

但是,正如我们现在所知,温血性确实进化了两次,这将我们引向了关于鸟类的最令人着迷的发现之一。1860年,一位名叫赫尔曼·冯·迈耶(Hermann von Meyer)的德国古生物学家在石灰岩沉积物中发现了一块羽毛的化石。冯·迈耶利用这根羽毛提出了一个新的属,他称之为始祖鸟——字面意思是“老翅膀”或“老羽毛” 。第二年,一具似乎属于一种小型早期鸟类的完整骨架被发现,并被送往伦敦自然历史博物馆。在那里,著名的英国生物学家理查德·欧文爵士(Sir Richard Owen)将其归类为大尾始祖鸟,即冯·迈耶描述的新属的一部分,两者甚至可能是同一物种。

欧文是个难相处的人,但他是一位出色的古生物学家,擅长解析化石,甚至能预见一些要到一个多世纪之后才被证实的进化细节。他还创造了“恐龙”一词。然而,他却是一位喜怒无常、偶尔不诚实的科学家,声称他人的研究都是他的功劳,并不断与达尔文及其支持者托马斯·亨利·赫胥黎(Thomas Henry Huxley)争论,后者则反过来大肆宣传欧文在科学研究中的错误。尽管两人之间互有敌意,达尔文还是在新版的《物种起源》中引用了欧文关于始祖鸟的研究,因为他发现化石的石灰岩沉积物大约有1.5亿年的历史,这比人们假设中的鸟类化石要古老得多。事实上,该石灰岩沉积物的年代使始祖鸟成为当时被发现的最早鸟类,且其所生活的时代远远早于达尔文之前认为的鸟类出现的时间。

一些科学家不相信始祖鸟实际上是一种鸟,因为它不像现代鸟类,在它的翅膀尖端仍有爪子,还有一条结实的骨质尾巴,以及非常不像鸟类的牙齿。这使一些生物学家提出,也许羽毛或类似羽毛的东西进化了两次,而始祖鸟其实是一种碰巧有羽毛的爬行动物。它当然不同于典型的鸟类,甚至和鸟类羽毛的排列方式也不尽相同。争议一直存在,直到20世纪10年代,艺术家出身的丹麦鸟类学家格哈德·海尔曼(Gerhard Heilmann)才解决了这个问题。

海尔曼将始祖鸟和其他鸟类与各种古代爬行动物进行比较,并得出了一个惊人的结论。与始祖鸟最相似的群体,也是鸟类从中进化而来的群体,是兽脚类恐龙——该群体包括霸王龙。始祖鸟是一种鸟,但从某种意义上说,它也是一种有羽毛的爬行动物。它的羽毛只进化了一次,是爬行动物鳞片的一种改良形式。海尔曼的发现一次又一次得到证实,今天我们已经有各种各样的证据可以证明他的发现。在中国出土的恐龙化石上已经发现了早期的羽毛,而且我们现在相信,除了鸟类的祖先之外,许多不同种类的恐龙可能也有羽毛。

因此,我们现在知道鸟类是一种恐龙,一种唯一在小行星撞击和随后导致所有其他物种灭绝的气候变化中幸存下来的恐龙。每一种现代鸟类,从鸡到蜂鸟再到鹰,都是由发展出羽毛并开始飞行的早期兽脚类恐龙进化而来的,所以它们与可怕的霸王龙的关系比它们与任何其他现存动物群体的关系都要密切。霸王龙身上可能也覆盖着羽毛——这在一定程度上破坏了它的大众形象。事实上,科学家研究霸王龙如何行走时采用的方法之一就是在鸡身上安装一条假尾巴

因此,鸟类是幸存的恐龙,而且有证据表明,恐龙是温血动物,这与现代爬行动物非常不同。那它们与哺乳动物有何相似之处?事实证明,另一组只是恐龙远亲的爬行动物也发现了皮肤上拥有一层保护性和保暖性覆盖物的好处,并通过类似鸟类羽毛的进化过程,从爬行动物的鳞片进化出了毛发。温血性确实进化了两次:一次在包括鸟类在内的恐龙身上,另一次在哺乳动物身上。这两类动物之所以会出现这种相似性,是因为它们的生活方式和承受的压力导致它们从成为温血动物中受益,而不是因为它们的共同祖先已经具备了温血性。

认识到鸟类是恐龙的一个子集,因此也是爬行动物的一个子集,这使我们一直在构建的树形图变得更加复杂,因为正如你在修订后的树形图(图1-5)中看到的那样,如果没有鸟类,爬行动物实际上就不是一个连贯的群体。分类学中的一个重要原则是,你应该能够画一条线来代表一个共同的祖先,并将一个分组定义为这条线“下游”包含的一切物种。因此,在图1-8中,你可以看到两栖动物、哺乳动物甚至鸟类都可以被定义为树形图上所画的定义线“下游”的一切。然而,爬行动物却需要两条线——一条线将它们与其他脊椎动物分开,另一条线阻止它们将鸟类包括在内。如果我们科学家真的要与分类学的这一原则保持一致,那么作为脊椎动物高级分组的“鸟类”或“爬行动物”将必须被去掉,取而代之的分组方法要么是将鸟类变成爬行动物,要么更有可能的是爬行动物分裂成多个分组。

图1-5 鸟类种系发展史

不同的动物群体偶尔会对相同的解决方案产生独立的影响,这就是为什么正确的树形图(如图1-2,在图1-8中更加详细)不仅基于特征的相似性——它是遗传相似性的总结,也是我们对物种进化时间和群体分化时间的最佳理解。这一点很重要,因为像哺乳动物和恐龙一样,具有非常相似的解剖结构或行为的动物实际上可能是关系非常遥远的远亲。例如,如果你只是根据生理相似性来对动物进行分组,你可能会认为“有眼睛的动物”是一个很好的亚组。有些动物有眼睛,有些动物没有,所以你很容易认为有眼睛的动物之间的关系比它们与没有眼睛的动物之间的关系更加密切。这并不是一个不合理的假设,因为一般来说,复杂特征或结构的进化是非常困难的,需要很长的时间。眼睛是动物拥有的最复杂的身体结构之一,因此,假设眼睛只进化了一次,之后多样化为我们带来了现在在各种动物物种中看到的不同种类的眼睛。乍看之下,这是有道理的。

因此,你创建了一个组,这个组中包括哺乳动物、鸟类、爬行动物、昆虫、章鱼和乌贼、鱼类、甲壳纲动物、大砗磲和箱水母,因为这些动物都有眼睛。这个组中将不包括海星、许多蠕虫、蛤蜊和贻贝这样的软体动物,以及其他水母。现在,你已经可以看到问题所在了。这个组将一些关系密切的动物(鱼类、鸟类、爬行动物和哺乳动物都是脊椎动物)与关系较远的其他动物结合在一起。而且它将关系密切的分组拆开:与昆虫相比,大砗磲确实更接近它们体形较小的无眼近亲,而章鱼和乌贼实际上是软体动物,应该与蛤蜊归为一组,无论蛤蜊有没有眼睛。

产生这个问题的原因与导致鸟类和哺乳动物之间温血相似性的原因相同。这是一种被称为趋同进化的效应。虽然复杂特征的进化发生两次的可能性很低,特别是在亲属关系非常疏远的群体中,但偶尔,一个特定的特征被广泛证明非常有用或必要,也可能会在不止一个群体中独立出现。这就是很多不同的物种都进化出了眼睛的原因。“相机眼”是大多数脊椎动物、章鱼和乌贼等头足类动物,甚至是箱水母共同的眼睛模式。像照相机一样,它可以通过将光线非常密集地聚焦到眼睛后方的一层感光细胞上,收集周围世界的清晰图像。昆虫有复眼,这些复眼具有多个工作方式略有不同的晶状体受体,这能让它们感知形状和颜色,从而获得周围环境的图像。这种能力非常有用,尽管它很复杂。“相机眼”不止独立进化了两次,而是很多次。更广泛地说,眼睛在其所有不同的结构中,已拥有多达49个谱系。为了捕获猎物、躲避捕食者和寻找配偶,许多不同的群体对精确的视觉有着相同的需求。为了聚焦以形成图像,它们已经总结出了一个类似的解决方案。这就是趋同进化。

趋同进化一直在发生,这就是为什么我们需要同时使用遗传学和形态学研究来确定动物的关系:如果我们只研究表面的相似性,我们将不断犯错。

即使在不使用遗传学原理的情况下,意识到趋同进化效应也能防止错误。想想座头鲸和海狮 。它们都是已经进化到可以在海洋中生活的哺乳动物,并且失去了腿,宁愿选择用强壮的鳍来推动它们在水中前进。我们知道哺乳动物是在陆地上进化的,所以海洋哺乳动物是陆地哺乳动物重新适应海洋生活方式的一个例子。那么在一开始,你可能会认为一些哺乳动物进化出了鳍和游泳能力,然后分化成鲸和海豚(被称为鲸类的一个分组),以及海豹和海狮(被称为鳍足类的一个组)。但仔细观察后你就会发现,鳍和游泳实际上是趋同进化的结果,而不是上述两个群体的祖先特征。鲸类有一个用于呼吸的呼吸孔,这基本上是鼻孔在进化过程中转移到头顶的结果。它们只有一个尾鳍,并且完全失去了腿骨。与此同时,鳍足类动物有一个更传统的哺乳动物的鼻子,脸看起来有点像狗,并且有隐藏的残余腿骨,而许多其他物种的残余腿骨已经进化成带有分叉鳍的尾巴。种种差异揭示了一个事实:与鲸类最相近的陆地亲属是河马,而鳍足类是从犬型亚目(Caniformia,字面意思:像狗一样)进化而来的,与现代熊或黄鼠狼分组的关系最为密切,它们都是狗的近亲(因此它们的脸像狗)。与在陆地上相比,这两个群体都发现向海洋迁移为它们提供了更丰富的食物,而且竞争更少,因此它们在鳍和游泳能力上发生了趋同进化。

这个例子可能给人的印象是,远亲动物之间的相似性不会有很大的科学用处。比如我们了解了海豚尾巴中的骨骼和血管结构,这些信息对于我们了解海豹尾巴的结构几乎是无用的,因为它们是分开进化的,具有不同的细节。这确实是一个局限,这也是为什么当我们在医学研究中要使用动物实验来改进人类医学时,我们会使用哺乳动物(通常是老鼠)。实际上,亲缘关系密切的动物往往具有类似的身体特性,我们可以根据其中一个的工作原理推断出另一个是如何工作的。

但是,由趋同进化产生的相似性告诉了我们一些其他事情。如果两个截然不同的动物群体找到了相同的进化解决方案(尽管它们的解剖学结构和进化背景非常不同),这意味着,它们在历史上曾面临类似的挑战,并找到了应对这些挑战的类似方法,它们共有的这些特征在更普遍的意义上是有用的。

回顾一下本章中的生物树形图,我们会发现,人类和鸟类之间的相似之处就是这种情况。从某种意义上说,包括人类在内的哺乳动物和鸟类是非常接近的。从总体上看,它们都是从爬行动物进化而来的陆栖脊椎动物,彼此之间的距离比它们和鱼类或无脊椎动物等其他类别的动物之间的关系要近得多。尽管如此,它们之间的差异仍然很大。鸟类和哺乳动物的最后一个共同祖先死于3.2亿年前,它没有皮毛或羽毛,本质上是一种冷血的爬行动物。更重要的是,它没有许多趋同进化带来的特征,而这些特征是现在的鸟类和哺乳动物所共有的。

两种哺乳动物之间的共同特征很可能存在于它们的共同祖先身上,这些共同特征可能并没有告诉我们多少信息,这可能只是自然选择从来没有理由去除的一种残留。但如果人类和鸟类具有共同特征,那么这种相似性绝不是偶然的。这意味着这些共同特征是非常成功的进化选择,以至于两组不同的动物都采用了相同的策略。它告诉我们一些关于这些特征的进化背后的“为何”问题。它告诉我们为什么进化会以这样的方式进行,尽管动物们有不同的硬件可以发挥作用,却最终产生了类似的适应性。

然后,我们可以看看不同动物群体历史上的相似之处,从而了解为什么一个共享的进化策略是成功的,并在这个过程中了解为什么我们会成为现在的样子。本书中所有的相似之处都是趋同进化的例子,所有这些例子告诉我们的关于我们自己的信息,和它们告诉我们的关于鸟类的信息一样多。

我们是令人瞩目的哺乳动物,在解剖学甚至行为学方面都与我们的哺乳动物同伴有着很多共同之处。那么,是什么样的差异导致人们希望从鸟类身上发现它们与自己的相似之处呢?

为了了解我们是如何打破哺乳动物模式的,我们必须要考虑什么是标准的哺乳动物。此外,人类和鸟类之间的许多相似之处也可以扩展到其他大型、长寿的哺乳动物身上,包括各种牲畜和富有魅力的大型动物,比如大象和老虎,它们在我们的保护工作中占主导地位。人们很容易把大型、熟悉的动物视为“典型”,但事实上,它们都是非常不寻常的案例,这就是它们出名的原因。典型的哺乳动物不太像牛、大象或鲸,而更像老鼠。

当那颗杀死了几乎所有恐龙的小行星撞击地球时,任何大型动物都注定要灭亡。由于热量和阳光的减少,撞击造成的气候变化极大地减少了食物供应。没有阳光,植物生长就会受到影响,而植物是每个生态系统的基础:如果一种动物不吃植物,那么它就会吃以植物为食的动物。所有可供生命使用的能量都是通过植物的光合作用(或者在某些受限制的情况下,例如在深海中,能量来自熔化的地球内部的热量)获得的。一旦植物减少,大型动物就无法获得足够的能量来继续生存,于是几乎所有的大型物种都会灭绝。

鸟类是小到可以飞行的恐龙的一个子集,它们的体形优势让它们可以在这场灾难中幸存下来,同样得以幸存的还有许多哺乳动物。在恐龙时代,大型哺乳动物没有真正的机会获得成功。生物学家用“生态位”一词来描述一种动物在生态系统中的位置。我们从建筑学中借用了“壁龛”这个词,它在建筑学中指的是用以容纳雕像的拱形凹口,就像你可能在任何一座华丽的教堂里看到的那样。如果我们看到教堂或大学墙壁上有一个空壁龛,就会迫切地想把它填充上,因为它的形状给人一种明显而清晰的感觉,即那里应该有一座雕像。这使它很好地隐喻了在一个生态系统中不同进化策略得以存在的机会。随着动物的进化,进化最成功的动物将是那些偶然发现一种进化策略可以将竞争最小化并将机会最大化的动物。如果一个地区有大量植物和很多以这些植物为食的食草动物,这对任何进化出食肉能力的动物来说都是一个大好机会。这些食草动物的存在意味着有大量高密度的能量在四处游荡,足以让一个大型猫科动物或狼的种群吃饱。生态位就像没有雕像的大教堂壁龛一样,空间就在那里,等待着被填充。

如果已经有很多捕食者以这些食草动物为食,那么新的食肉动物就不会有同样多的机会。另一种食肉动物的加入甚至可能会使生态系统失去平衡,因为这可能会导致食草动物被过度猎杀,从而导致食草动物的种群繁殖规模变小,数量开始螺旋式下降。在这种情况下就没有空缺的生态位。

当大型恐龙还活着的时候,它们几乎占据了大型动物所有的生态位,因此,早期的哺乳动物都是类似啮齿动物的小型食腐动物,这主要是为了避开恐龙。我们今天看到的大型哺乳动物,无论是食肉动物还是食草动物,都是这些早期的小型哺乳动物进化的结果,它们进化的目的是占据恐龙消失和地球从爆炸中恢复过来后留下的空白生态位。

早期的哺乳动物大多是夜行性的。对于那些试图避免成为大型恐龙的点心的弱小哺乳动物来说,等待夜幕的掩护是一个很好的策略。

如今,大多数哺乳动物仍然是夜行性的。生物学家称其为进化的“瓶颈”。为了避免白天出没的捕食者,哺乳动物不得不变成夜行性动物。这确立了哺乳动物的“正常”状态,而在恐龙灭绝之后,任何昼行性的现代哺乳动物都不得不为了日间生活而发展出必要的适应能力。我们人类和许多其他哺乳动物物种现在已经占据了恐龙留下的巨大昼行性生态位,但在世界的生态系统中,小型食腐动物的生存空间要远远大于大型食肉动物或大型食草动物。大多数哺乳动物的体形依然很小,并且一直生活在黑暗中。

夜行性形成了其他哺乳动物的行为规范,这与我们人类不同。夜行性动物无法像昼行性动物那样依赖视觉,所以许多夜行性动物拥有了适应黑暗环境的眼睛:它们更大,因此可以收集更多的光,而且它们往往不优先考虑色觉,因为即使你有一双大眼睛,也无法在黑暗中看清颜色。相反,夜行性物种的眼睛里会有某些受体细胞,这些细胞专门适用于获取尽可能多的形状信息,但无法真正分辨颜色。当一些哺乳动物后来进化成昼行性动物时,这种色盲成了一种挥之不去的局限。几乎所有哺乳动物的眼睛里都只有两种检测颜色的视锥细胞,这意味着它们的色觉非常有限。对狗来说,这意味着它们看不见红色,它们的视力更像看不见红色或绿色的人类。经过证实,只有灵长类动物进化出了第三种检测颜色的视锥细胞,这使我们能够看到五彩缤纷的颜色。

夜行性动物往往非常依赖嗅觉和听觉而不是视觉,现代哺乳动物仍然有灵敏的鼻子和耳朵来弥补它们的色盲缺陷。同样,我们的宠物狗就是一个很好的例子。狗可能看不清一样东西,但它肯定能在我们之前很久就先听到和闻到某个事物。狗从它的夜行性祖先狼那里继承了糟糕的视力,但也保留了这位祖先的良好听力和出色嗅觉来弥补这一不足。

我们灵长类动物是个例外,我们进化出了第三种检测颜色的视锥细胞,并将我们的生存策略转变为主要以视觉为中心。通过这么做,我们变得更像鸟类。由于鸟类是从一种凶猛的掠食性恐龙子集进化而来的,所以它们一开始就是昼行性的动物,不需要躲藏在黑暗中。因此,几乎所有现代鸟类都是昼行性的,而少数非昼行性的鸟类,如许多猫头鹰物种,已经专门为适应夜间生活进行了进化(并有与之相适应的大眼睛)。所有的昼行性鸟类物种都能在其整个进化史中很好地利用色觉——正因如此,鸟类拥有的视锥细胞不是三种而是四种,它们不仅能够看到我们能看到的所有颜色,还要再加上紫外线。鸟类非常依赖视觉,并通过视觉来收集关于周围世界的大部分信息。在灵长类动物进化之前,没有任何一种哺乳动物像鸟类那样依赖视觉。

鸟类同样拥有非常出色的听觉,毕竟,它们确实会进行对唱,特别是在交配季节。而且它们的嗅觉也不差,但与哺乳动物相比,它们更多利用视觉来进行交流和了解周围的世界。交配舞蹈、摇头晃脑和其他展示行为构成了鸟类互动方式中的很大一部分。灵长类动物在进化出额外的视锥细胞后就改用了与鸟类相似的感觉。我们的大脑分配了更多的神经元来处理视觉(这是一项需要大量计算能力的任务),而分配给嗅觉和听觉的神经元则较少,这使我们变得不太像我们那些哺乳动物伙伴,而更像鸟类。我们也开始更多地使用视觉交流。虽然我们人类拥有以声音和听觉为基础的高度发达的语言,但这在其他灵长类动物中并不十分常见。黑猩猩和其他猿类主要通过面部动作和其他肢体动作(视觉交流形式)进行交流。当人类试图与猿类进行交流时,就像对著名的大猩猩可可(Koko)那样,我们教会了它手语。通过趋同进化,人类和所有灵长类动物在睡眠模式和感官方面都变得更像鸟类。

这只是人类通过比其他哺乳动物更像鸟类的生存模式而获得成功的众多案例中的第一例。在恐龙灭绝的几百万年之后,体形更大、更活跃、视力更好的昼行性哺乳动物的生态位逐渐打开。但鸟类早就已经这样生活了,它们抢占了先机,提早发现了我们后来发现的生存策略,并将它们发挥到极致。在某些情况下,它们比我们做得更好。这种情况一再发生,而且不仅仅是发生在人类和鸟类身上。

然而,人类已经在四个意义深远的方面与哺乳动物分道扬镳,成为没有羽毛的鸟类了。我们的寿命、我们的繁殖能力、我们的大脑以及我们的社会生活和交流,都远比其他哺乳动物更像鸟类。这些案例中的每一个都强调了一种特定的方式,即成为人类需要我们彻底偏离我们哺乳动物祖先的生存策略,并通过趋同进化“复制”那些先于我们出现的鸟类的生存策略。每一个案例都需要仔细观察,以便了解我们已经变得多么像鸟类。与鸟类的趋同进化是我们最终成为人类的强大力量。 mlkw/NIs2FBWCM7SoT1kiokUPx1D9WJeX/a80y7rWSwb4rq9QbzZlFPd2JnqUlKR

点击中间区域
呼出菜单
上一章
目录
下一章
×