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本·克莱尔:“物种”从哪来?
【导读】 《生物多样性公约》缔约方大会十五次会议在昆明举行,中国媒体与民众对多样性保护的关注也达到了空前的高度,一些前沿研究、基础研究也更多地进入了人们的视野。
物种如何起源?有基因交流的物种或亚种之间,如何各自保持稳定?这是探讨物种多样性的基本问题之一,对包括人类各族群如何起源等问题,也有深刻的启发。
【文/ 本·克雷尔 译/ 观察者网 刘思雨】
2020年4月,我们第一次谈话时,进化生物学家约亨·沃尔夫(Jochen Wolf)正在家里工作。德国正处于(疫情)封锁状态,他在慕尼黑大学(Ludwig Maximilian University)的实验室已经关闭了数周。不过,他的办公室向他发出了有关他研究的一个通知。
沃尔夫在他的屋顶露台上说:“我面前有一个乌鸦窝。”巢穴很好地隐藏在一棵高大的云杉树顶端。透过树枝,沃尔夫可以看到一只母乌鸦正坐在她的蛋上。
多年来,沃尔夫曾爬上许多类似的树,从乌鸦的巢穴中收集遗传物质。他还从用猎鹰抓乌鸦的猎户那里收集样本。通过比较欧洲乌鸦的基因组,沃尔夫希望为生物学中最古老和最棘手的争论之一带来新的数据。
科学家们已经命名了超过一百万个不同的物种,但他们仍然在争论一个物种是如何演化成另一个物种的,甚至没有就“物种”(species)这一概念到底是什么达成一致。
在1859年发表《物种起源》的三年前,查尔斯·达尔文在写给一位朋友的信中说:“我刚刚在比较对物种的不同定义。看到那些占据了自然科学家头脑的想法是那么的不同,真是令人发笑。”
在某种程度上,今天的情况也是如此。很难找到一个“物种”的定义能适用于像苍鹰和云杉这样不同的生物体。同样,也很难在只有微小差异的生物体之间划清界限,例如北美、欧洲和西伯利亚的苍鹰。它们是独立的物种、亚种,抑或仅仅是适应了当地环境的单一类型种群?
达尔文认为,物种界限的模糊性是一条线索,表明生物世界不是神的创造,而是实际上随着时间的推移在变化。他鼓励生物学家将物种视为“仅仅是出于方便而人为地组合在了一起”,它们绝不是对自然界完完全全的直观映射。
他写道:“我们至少可以从对物种这一术语的未被发现和无法被发现的本质的徒劳探索中解脱出来。”
然而,他叙述的不精确性并没有让他的所有后来者满意。二十世纪最有影响力的进化论生物学家之一,一位出生于德国的鸟类学家恩斯特·迈尔(Ernst Mayr)攻击达尔文,说他没有“回答他的作品标题所表达的问题”。
达尔文展示了自然选择如何使一个物种演化成后来的样子,但他“从未认真尝试过对物种繁殖问题、一个物种分裂成两个物种的问题进行严格的分析”——迈尔1963年写道。
迈尔在哈佛大学度过了他职业生涯的大部分时间,他称物种分离是“进化中最重要的事件”,并提出了将生殖隔离作为理解它的“客观标准”:在一个有性繁殖的物种里,个体之间可以繁殖,但不能与其他物种的个体繁殖。
几十年来,迈尔的观点主导了进化论思想。但到了2000年,沃尔夫思考物种问题时,这个共识已经崩溃了。沃尔夫在学生时代就学到了迈尔的“生物物种概念”,但他也发现了几十个相互冲突的物种概念,这些概念有不同的标准,如动物的形态、生态学、进化史和识别潜在配偶的能力。(哲学家们也加入了这场辩论,对物种的本体论地位提出了令人头疼的问题。)
沃尔夫说:“你研究得越多,你就越困惑。”迈尔曾写道:“只有在明晰了物种和地理差异的性质之后,才能理解物种的形成过程。”但是,随着时间的推移,沃尔夫开始追随相反的观点:只有明确了物种形成的过程——种群之间遗传差异的起伏以及生殖隔离的进化——才能理解物种的性质到底是什么。
沃尔夫和我在柏林谈话时,一对乌鸦落在我的阳台上。自从新冠疫情爆发以来,我一直在给它们喂煮熟的鸡蛋和花生;那天早上,我放了一罐水,想让它们也喝一点。
这些鸟是研究物种问题的一个样本。在慕尼黑,沃尔夫看到的是全黑的小嘴乌鸦;在柏林,我看到的是胸部和身体呈灰色的冠小嘴乌鸦。在最近的冰河时期,阿尔卑斯山和斯堪的纳维亚半岛的冰川将乌鸦的祖先种群一分为二。那时候,所有的乌鸦可能都是黑色的。
东部的乌鸦在巴尔干半岛或中东地区找到了避难所,并由于某种原因变成了灰色——也许浅色的羽毛有助于它们保持凉爽——而西部的乌鸦则撤退到了西班牙。1.2万年前,当冰川融化时,这两个种群重新聚集在了中欧。
小嘴乌鸦和冠小嘴乌鸦有时会交配,并在贯穿德累斯顿和维也纳等城市的狭窄杂交区产下许多健康的后代。但在杂交区两边,乌鸦的羽毛颜色仍然保留着鲜明的特征。沃尔夫说:“这些黑色与灰色的乌鸦,其杂交区正好穿过德国的中心地带。”迈尔本人也曾想过为什么这两种乌鸦没有重新组合成一个单一的种群。其他人则认为它们的存在与迈尔的观点相冲突。
沃尔夫相信,利用强大的新基因组测序技术,他可以找到乌鸦物种之谜的答案。但他在2014年发表在《科学》杂志上的第一个结果表明,任何物种的概念都不足以囊括乌鸦进化的现实,扩大了说,无法囊括自然界的复杂性。
荷兰遗传学家彼得·德·克尼夫(Peter de Knijff)在与沃尔夫的研究同时发表的评论中写道:“无论我们如何努力,都不可能得出一个强大的、无所不包的、客观的物种概念。”相反,一个新兴的领域,即物种基因组学,弃用了物种这个概念。
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本文仅代表作者个人观点。
- 责任编辑: 陈轩甫 
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