自然选择无法解释这种虫子的怪异角

节选:够好

角蝉(Membracidae),在大多数方面,并没有什么特别之处。除了南极洲,它们无处不在,大约有 3,200 种这种蝉(Cicadoidea)和叶蝉(Cicadellidae)的近亲。每只个体长度在两到二十毫米之间。它们寿命只有几个月,期间以树液为食。它们有一些社会性特征,但没有非凡的能力使它们区别于其他社会性昆虫。

角蝉与众不同之处在于它们的头饰。每种角蝉都有自己独特的放大且华丽的头盔模型,昆虫学家称之为“ the pronotum”(指 the pronotum)。有些看起来像刺,有些像叶子或蚂蚁。还有些的形态过于怪异,以至于《牛津英语词典》都无法命名。即使是皇家婚礼上的帽子,也比不上这些头盔的奢华。而且,与那些公主和公爵夫人不同,角蝉必须 24/7 全天候佩戴它们的头饰,从出生到死亡。

从选择的角度来看,角蝉的头盔很难解释。拖着它四处走动会带来相当大的能量负担,所以它应该有一些重要的作用。它有什么用处呢?求偶,通常是夸张特征的原因,但角蝉缺乏性别二态性,所以排除了这个可能性。头盔在雌雄之间平均分布;只能通过生殖器区分雄性和雌性。空气动力学,另一个可能的用途,违背了常识。有些头盔很流线型,但有些则绝非如此。而且,无论如何,额外的重量对飞行是不利的。伪装的可能性更大,但也存在问题。即使头盔的形状或颜色适合环境,一个没有头盔、颜色相同、其他方面完全相同的昆虫,也会因为体型小一半或更小而更容易隐藏。在没有小型拟态的情况下,可以合理地推断头盔不是一种反捕食工具。

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那么,头盔是做什么用的呢?本杰明·普鲁德霍姆(Benjamin Prud’homme)和尼古拉斯·贡佩尔(Nicolas Gompel)根据他们对角蝉的深入研究,给出了一个答案:什么用也没有。他们发现头盔是一对已经失去原有功能的翅膀,并援引了达尔文关于退化器官的论点。这些头盔“说明了一个结构或器官,在摆脱了原有功能后,‘任由各种生长规律自由发挥’……并为形态多样化提供了新的基础。”但与人类的阑尾、蟒蛇的骨盆和鲸鱼的腿骨等典型的退化器官不同,这些退化器官会随着时间退化,而角蝉的头盔却进化得越来越夸张。有些头盔的大小是身体的两到三倍。角蝉的例子说明了罗曼斯(Romanes)的观察,即区分物种的特定特征可能对科学家有用,但对物种本身却毫无用处。

这个吝啬的会计似乎有 3,200 次睡岗了。我们不能将这种结果归因于自然偏爱过度。这种偏爱只适用于对物种重要的特征,而不是退化器官;当保存对生存没有影响时,就没有必要设置安全因素,因此也没有失控增长的额外可能性。退化器官应该萎缩,而不是扩张。然而,长期来看,出于无法理解的原因,更大、更怪异的特征却占了上风。结果是艺术杰作,但从选择的角度来看,它们是纯粹的异端。三个多千头白象?这太多例外了。

围绕角蝉头盔的重大问题是我们之前遇到过的。这种过度是如何存在的?为什么这个无用、超重的肿块符合十八世纪法国解剖学家马里·弗朗索瓦·泽维尔·比沙(Marie François Xavier Bichat)的生命定义:“抵抗死亡的功能集合”?我们不必怀疑角蝉的求生欲。正如巴鲁赫·斯宾诺莎(Baruch Spinoza)所说:“每件事物,在其能力范围内,都力求维持其存在。”另一种思考方式是认识到生物体抵抗变化,死亡是最终形式。变化会受到负反馈的抵抗,将系统带回平衡状态,而不是正反馈,后者将系统推离原始平衡。

有三种机制协同作用,可以解释这种生命力的维持方式:促进变异、内稳态和反应范式。促进变异肯定了 30 亿年的自然选择,之后又经历了 4 亿年的风险、怪诞和特异性发展;内稳态保护生物体内部环境免受外部和内部扰动的影响;反应范式意味着每个基因型在没有新的遗传变异的情况下都能产生一系列表型。总的来说,这些机制形成了一个自然的“安全网”,使“够好”的个体得以生存和繁衍。4 这种理论理所当然地区分了两种进化。在生命在地球上存在的这 30 亿年期间,第一次进化是在竞争中适应,产生了生命的根本性变化。在第二次进化中,安全网非常强大,所有物种都可以“够好”地生存,并尝试在大小、形状和其他外观方面进行选择性中性变异。

我应该强调,这个安全网理论本身就是一个理论。我无法证明它解释了我们对自然的观察,但我相信它为现有的智慧提供了一个有用的补充,填补了其空白。

很明显,自然选择在这个理论中起着至关重要的作用:它是安全网背后的工程师。但这个作用“仅仅”持续了三十亿年。自寒武纪中期以来,正向选择的作用已经缩小到架构师和设计师,而自然淘汰(自然容忍)占主导地位。CCCP 和内稳态通过选择过程得以固定和优化,之后物种可以自由地玩弄外观和规模。寒武纪生物群(距今 5.08 亿年前的化石)中身体形态的非凡多样性证明了固定基础设施的力量。安全网如此强大,以至于基因彩票可以产生各种可持续的偏差。角蝉的头盔证明,偏差必须足够极端,才能“宣告不适格的判决并受到灭绝的惩罚”。安全网是自然对最适合者和普通者一视同仁的保证。卓越有益,但并非必需。

即使是普通个体也可能“够好”。当然,自然的“安全网”也造福了人类。但我们身上有一些特别之处,因为我们在生命的最终裁决中获胜。我们必定比其他人有优势。如果我的论点成立,这种优势并非被选择出来的。我们的胜利是通过一个带来巨大选择压力的器官赢得的,而且无论如何,在永无止境的竞争中没有人能获胜。

节选改编自丹尼尔·S·米洛(Daniel S. Milo)的著作《够好:自然与社会容忍平庸》,由哈佛大学出版社出版。版权所有 © 2019, 哈佛学院各位院士。经许可使用。保留所有权利。

 

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