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本·克莱尔:“物种”从哪来?
在我与沃尔夫通电话的几周后,德国放宽了旅行限制,我坐火车从柏林到慕尼黑去看他。这条路线穿越了乌鸦杂交区,但我没有看到任何鸟类,直到我在另一边下了车。在我酒店房间对面的屋顶天线上,一对小嘴乌鸦正在休息。在我从柏林的公寓里观察了几个月的冠小嘴乌鸦之后,我觉得小嘴乌鸦似乎和紫蓝金刚鹦鹉一样令人惊叹。
当我告诉沃尔夫我是多么喜欢观察乌鸦时,他说:“我认为这个和年龄有关。”沃尔夫身材高大,体格健壮,头发齐肩,下巴结实,三十多岁就开始研究当地鸟类。
他于1976年出生在慕尼黑郊外,在阿尔卑斯山旁的巴伐利亚森林中度过了童年,那时他被生物学吸引,经常在森林中玩耍。后来,他在波兰研究狼的行为,在缅因州研究黑熊,在加拉帕戈斯群岛研究海狮。
在加拉帕戈斯,很自然地对达尔文和进化论产生了兴趣。“你会想问,为什么这只幼崽茁壮成长,长得肥胖和健康,而另一只却没有?”沃尔夫说。作为一个博士生,在2000年早期,他想找出海狮是否主要与它们的家庭成员交往,或者也与非亲属海狮“交朋友”。
沃尔夫悄悄地走到搁浅的海狮身边,把它们摔倒在地,而他的同事则从它们的脚蹼上取了一个样本;他后来通过一个由德国遗传学家迪萨德·陶茨(Diethard Tautz)申请过专利的方法来确定海狮的血缘关系。该方法类似于美国脱口秀主持人在流行的“你不是爸爸!”(You Are Not the Father!)环节中使用的亲子鉴定。
沃尔夫来到科隆,在陶茨的实验室里分析这些组织样本。从1980年代开始,陶茨的工作就是进行DNA测序,每次只专注于研究几百个碱基对。他想知道,DNA是否能解开物种之谜。
几十年前,迈尔曾认为,生殖隔离只能在地理隔离中产生并发展。一个不可逾越的地理屏障(如山脉或河流)将一个种群一分为二,在那之后,如果没有迁移,这两个种群将演变成不同的物种,即使河流干涸或山脉崩塌,这两个种群也能保持分离。
迈尔
这个模型被迈尔称为异域物种形成(allopatric),成为物种进化的教科书式标准,尽管很多生物似乎是在没有地理屏障的情况下发生进化的。
例如,一些非洲湖泊包含数百种被称为慈鲷(cichlid)的彩色鱼类;如果说每个物种都是孤立进化的,这看起来很不合理。但迈尔和其他20世纪中叶的进化生物学领导人对异域物种形成之外的其他观点不屑一顾。(关于慈鲷,迈尔写道:“这些物种只是在它们各自进化之后才碰到的。”)
对陶茨来说,问题不在于异域物种形成是否是真理——大家都同意它是确实存在的,问题在于异域物种形成是否是物种多样性的唯一解释。他写道:“异域物种形成的范式之所以能建立起来,不是因为有充足的事实,大多数是由于信仰,还有物种进化研究领域的专制造成的。”
90年代初,陶茨的一个学生乌尔里希·施利文(Ulrich Schliewen)给他带来了从喀麦隆的两个小火山口湖收集到的慈鲷样品。两个火山口湖中都没有地理屏障,也不存在可繁殖的杂交形式。要么每个物种都在其他地方进化,并在其源种群灭绝前侵入了该湖,就像迈尔所说的那样,要么它们都在同一个湖里一起进化,在同地发生了物种演化。
施利文和陶茨对每条鱼的线粒体DNA的一个短片段进行了测序。通过比较这些序列,他们可以向前推演计算出生物体最近的共同祖先的出现时间。结果表明,这20个不同物种来自两个共同祖先,分别在两个湖泊中生活并实现了物种的多样化。这是同域物种形成理论的可靠证据。
《自然》杂志于1994年发表了施利文和陶茨的研究成果。第二年,一位名叫詹姆斯·马利特(James Mallet)的英国生物学家在《生态学与进化趋势》上发表了一篇论文,质疑了生物物种概念本身,认为它“在实践和进化理论中都没有用”。
在他自己的研究中,马利特发现常见的热带蝴蝶物种之间经常发生杂交。其他科学家也发现了狼和土狼、蓝鲸和长须鲸、人类和尼安德特人之间存在自然杂交。
生殖隔离显然是有性繁殖的生物物种形成过程中的一条死胡同——苍鹰和云杉树之间不能进行交配,但这一结论似乎不再像迈尔提出的那样是绝对的或不可侵犯的。马利特写道:“导致物种进化的过程是连续的,而不是突然的。”
一些科学家对这些发现产生了这样的反应:他们试图提出新的和更好的物种概念。其他人,如陶茨和马利特,则决定把重点放在物种形成过程上。
沃尔夫在陶茨的实验室工作时,他回忆起自己在加拉帕戈斯群岛的一些经历。尽管一只海狮可以在一天的时间内轻松地游遍整个加拉帕戈斯群岛,但加拉帕戈斯群岛西部和中部岛屿的海狮还是有区别的。西部海狮主要捕食深海小动物,而中部海狮则在较温暖的浅水区觅食。两群动物头骨的形状也不同。它们的基因组也会不同吗?
就在这件事的几年前,大多数科学家会猜测答案是没有不同。但是沃尔夫和陶茨在对基因组的几个短片段进行测序时,发现遗传差异与摄食模式和形态方面的差异相匹配。
2008年,他们得出结论,异域物种形成理论,或者说地理隔离理论是一个结果(而并非原因),因为当时只有在演变过程已经完成之后才有可能研究物种的形成过程。而DNA测序使科学家们能够在物种进化的过程展开时就进行研究。沃尔夫和陶茨写道,这些海狮属于马利特和其他人所说的“物种连续体”;它们的差异“可能会导致一个新物种的出现”。
陶茨主动提出请沃尔夫继续留在他的实验室,沃尔夫同意了。在物种划分研究领域,沃尔夫找到了他学术生涯的重点;而在陶茨那里,他找到了一位学术上的导师。沃尔夫回忆说:“迪萨德教我要有远大的理想,要解决一个基本问题,通常需要大量的样本量、资源和大量的时间。他帮助我找到了开始乌鸦研究的勇气。”
2007年,沃尔夫跟随陶茨来到位于普洛恩的马克斯·普朗克进化生物学研究所,这是一个靠近丹麦边境的湖边小镇。正是在那里,在浏览有关欧洲鸟类的书籍时,沃尔夫开始对乌鸦感兴趣。
如果你在欧洲的任何窗台上留下一颗花生,很有可能会有一只乌鸦第一个来叼花生——不管这只乌鸦是小嘴乌鸦还是冠小嘴乌鸦。这样沃尔夫就可以就地研究这些鸟类,而不用拖着他的妻子和年幼的孩子绕半个地球了。
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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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