小昭:今日立冬,菊花展也開放了,趁著秋末冬初看看這各色菊花吧,小容。
小容:好吖,小昭。
小昭:小容,你覺得這里的這么多的菊花它們會是起源于一個菊花嗎?在還沒有物質(zhì)那么繁盛的時候,世界上存在的東西還都很少的時候。那所有的花又會有同一個祖先嗎?或者所有的植物也會有同一個祖先嗎?那所有的動物呢,它們的區(qū)別如此之大,還會有共同的起源嗎?
小容:我覺得是的,現(xiàn)在看到這么多的種類,其實最早的時候都是起源于一個,這些菊花重瓣的,紫色的,黃色的,巨大一朵的,小巧的,花球一樣的,等等,也許它們最早是最簡單的單瓣的幾片葉子的小菊花。而且不僅僅是菊花,所有的生物演化應(yīng)該都是一樣的從最早的簡單形態(tài)變得越來越多元,進(jìn)化只不過是改變與周圍環(huán)境的交互?式,但是它們的本質(zhì)都是?樣的,甚至是夸克和美洲豹,只不過組織方式不同,但是他們最基本的組成確是一樣的。
之所以從簡單的單細(xì)胞衍生出這么多物種,是因為在大多數(shù)情況下,稍有環(huán)境的變化,演化出來變異的基因來去適應(yīng)這個環(huán)境的基因可以比原始的基因活得更好。地球曾在早期被月球撞擊導(dǎo)致地產(chǎn)有了大約23°的傾斜,于是因為偏角而導(dǎo)致了明顯的季節(jié)變化;而后的隕石撞擊等都導(dǎo)致了自然環(huán)境的時空的不同,而天氣的不同直接導(dǎo)致了植物群落的多樣性,所以地理分布對于物種的形成有著非?;A(chǔ)的影響。
為了避免競爭有限的資源,相同屬類的不同物種適應(yīng)不同的環(huán)境,從而可以更加有效率的適應(yīng)各自的棲息地,也通過變異的基因來篩選掉來自親戚們不利于自己適應(yīng)棲息地的基因。甚至越是高等動物越是有生殖隔離的限制,它們只能從親代身上從下至上的獲得基因,而不會像細(xì)菌可以從關(guān)系疏遠(yuǎn)的其他種類那里水平地獲得基因片段。所以越來越多的物種隨著環(huán)境的不斷更迭而演化出了不同的物種,但是它們的本質(zhì)和源頭是一樣的,不過基因各自的境遇不同而已,就像我們都是人類,但是卻有著千萬種不同的生存和生活方式一樣。
如果我們回溯自然選擇的過程,就可以看到從細(xì)菌到美洲豹等各式各樣的生命其實是連接為一體的。
小昭:哇,那真的很神奇,你可以展開說說嗎?我知道你暑假在自然博物館當(dāng)過志愿者,肯定對這一塊很熟悉。
小容:好吖,沒問題,我也很喜歡研究這個,因為看到這一切的演化過程,我覺得就像一個非常連貫的故事,想著我們從最早的生物進(jìn)化到現(xiàn)在成為人類,真的是一個偉大的歷程,讓人覺得人生難得!不過故事有點長哦。
小昭:沒關(guān)系,你講吧,正好多了解一些自己生命的過去,這也很有意義。
小容:從進(jìn)化史來說,從太古冥古時代的生命形成時期到元古宙是細(xì)菌的時代,再到顯生宙的古生代的藻類,蕨類時代以及無脊椎,魚類和兩棲動物時代;中生代的裸子植物時代和恐龍時代;和新生代的被子植物和哺乳動物時代,因為生存環(huán)境的變化,所以原本相同的基因組開始為了適應(yīng)環(huán)境而異化和組合,從而不斷的變得多元化,而這個過程中有幾個比較特殊的進(jìn)化節(jié)點,比如產(chǎn)氧,二氧化碳和氧氣濃度的變化,陸地面積的變化,隕石撞擊等。
產(chǎn)氧(光合作用)
這第一個變化發(fā)生在最早的元古宙的細(xì)菌時代,細(xì)菌是最基礎(chǔ)簡單的生命形式,收集利用能量去長大繁殖,傳遞必要信息給下一代。之后就是細(xì)胞,在細(xì)菌進(jìn)化出細(xì)胞結(jié)構(gòu)和繁殖能力之后,就可以利用各種生化反應(yīng)維持生命了。最早生命起源,藍(lán)細(xì)菌從陽光中的能量,從各種硫化物中得到氫。但是硫化物有限,生命就生命開始進(jìn)行產(chǎn)氧光合作用,從水分子中直接獲取氫,如此,生物便可以在地球上幾乎任何有陽光的地方生存。
因為可以產(chǎn)氧,所以地球的氧氣含量增高,繼而細(xì)菌都進(jìn)化出了呼吸功能,當(dāng)然還有部分的依然是厭氧的狀態(tài),只能在氧氣含量低的地方生存。
在顯生宙的古生代中,比較重大的環(huán)境變化比如古生代中的寒武紀(jì),是無脊椎動物時代和藻類時代。
小昭:哇寒武紀(jì),聽起來就很冷,是不是天氣變冷所以有一些對應(yīng)的進(jìn)化吖?
小容:哈哈,小昭你的推測聽著很合理,不過不是的。
寒武紀(jì)(Cambrian)是顯生宙的開始,距今約5億4千2百萬年前-4億8千8百萬年。這個名字來自于英國威爾士的一個古代地名羅馬名稱"Cambria",該地的寒武紀(jì)地層被最早研究。"寒武紀(jì)"一詞是英國地質(zhì)學(xué)家塞奇威克(A Sedgwick)于1835年首次引進(jìn)地質(zhì)文獻(xiàn)的。原指泥盆紀(jì)老紅砂巖之下的所有地層。在羅馬人統(tǒng)治的時代,北威爾士山曾稱寒武山,因此賽德維克便將這個時期稱為寒武紀(jì)。
自從27億年前,藍(lán)細(xì)菌學(xué)會利用太陽的光能和水中的氫來合成高能量的糖類,并且通過進(jìn)行光合作用產(chǎn)生氧氣的細(xì)菌,葉綠素就是這場進(jìn)化中的主體了,因為它主要負(fù)責(zé)光合作用。結(jié)果就是將氫元素從水分子中分解出來,并且與二氧化碳結(jié)合成自己需要的碳水化合物的能量,并且釋放氧氣。
藍(lán)細(xì)菌在細(xì)胞內(nèi)部與細(xì)胞共生,逐漸轉(zhuǎn)化成立細(xì)胞內(nèi)的葉綠體來共生合作。因為共生的合作關(guān)系,藻類比如綠藻,紅藻,其他藻類也都接納額外的共生光合細(xì)菌。于是,能夠產(chǎn)生氧氣的就不止是藍(lán)細(xì)菌了,還有與之共生的藻類,于是地球大氣中的含氧量就慢慢提高了。
小昭:原來如此,我一直以為細(xì)胞自己就會光合作用呢,沒想到是和藍(lán)細(xì)菌的共生合作,神奇!
小容:是的,不僅僅細(xì)菌和細(xì)胞的合作,還有多細(xì)胞生物,他們也是因為需要細(xì)胞之間的溝通合作才逐漸形成的。
小景:那寒武紀(jì)的植物是藻類的出現(xiàn),那個時候出現(xiàn)了動物了嗎?
小容:好問題,確實出現(xiàn)了,因為二氧化碳和氧氣的增加,確實出現(xiàn)了很多海洋生物。
在5.4億年前的寒武紀(jì)生命大爆發(fā)時代,寒武紀(jì)動物群是具有堅硬外殼的、門類眾多的海生無脊椎動物大量出現(xiàn)為其特點,其中三葉蟲最為常見,是劃分寒武系的重要依據(jù)。這是源于雨水吸收空氣中的二氧化碳,形成弱酸性的碳酸,然后碳酸和巖石反應(yīng),就形成了碳酸鹽。碳酸鹽被一些海洋動物吸收之后,可以用來制造和加固它們的殼,這也給軟體動物的發(fā)展與后續(xù)的進(jìn)化提供了一定的物質(zhì)基礎(chǔ)。
它們利用最常見的碳酸鈣原料,高效營造了各種堅固耐用,千姿百態(tài)的貝殼式建筑。舉個例子來說,在高倍顯微鏡透視下,鮑魚的外殼看著像一層一層的層狀組織黏合而成,這些層狀組織由厚約0.005mm的碳酸鈣堆砌起來,黏合劑則是軟體動物自身分泌出的有機(jī)糖蛋白膠.多層的粘合讓軟體動物的自身外殼不僅堅如磐石,甚至還可以自我修復(fù)。
之后,地球的海洋深處出現(xiàn)了很多新型動物,一開始很小,后來因為空氣中的氧分壓升高,這類無脊椎動物開始體型變大,因為它們從呼吸作用中可以獲得更多的能量,讓活動也變得劇烈。能量的來源是有機(jī)物分解,分解有機(jī)物需要電子受體這種催化劑,能夠接受有機(jī)物釋放的電子,通過吸入氧氣的方式比細(xì)胞之前利用硫、鐵、甲烷等物質(zhì)作為受體的無氧方式產(chǎn)生能量的效率高出幾十倍。
這是因為氧氣的活性程度高,所以可以和很多物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),而且還原電位很高,有很強(qiáng)的電負(fù)性,很容易吸收和接受電子,并與之結(jié)合成水可以較為容易排出體內(nèi),所以這個過程可以釋放很多能量來支持生命體的各種活動。
小昭:原來空氣中這么常見的二氧化碳還有這種作用呢,居然參與了動物的殼的形成。
小容:可不止呢,二氧化碳還有更大的一個循環(huán),并且還間接帶來了一些其他物種的變化。
小昭:那還能干嘛?
小容:隨著陸地面積增加,進(jìn)入到志留紀(jì)和泥盆紀(jì)時代后,慢慢有了魚類和蕨類植物。
繼而大陸漂移,某些大陸板塊的底部還床被其他版塊碰撞擠壓之后,海底的沉積巖石受熱融化形成火山,最終又把二氧化碳噴回空氣中。于是大氣層開始有了二氧化碳,這讓地球在過去30億年可以保持著適宜生命存活的溫度。所以板塊構(gòu)造讓陸地高于海平面并且保持干燥,并以循環(huán)的方式將二氧化碳帶到大氣層,并讓其他的礦物質(zhì)在不同的氣溫,濕度的情況下化合,濃縮成為富礦。
在石炭紀(jì)和二疊紀(jì),石炭紀(jì)時陸地面積不斷增加,陸生生物空前發(fā)展了,后來產(chǎn)生了兩棲動物和蕨類植物,石炭紀(jì)是植物世界大繁盛的代表時期。石炭紀(jì)開始于距今3.5億年,延續(xù)了約6500萬年。而對我們最具代表意義的是我們現(xiàn)在所使用的一種主要能源-煤炭,就主要來源于該時期的植物。由于這一時期形成的地層中含有豐富的煤炭,因而得名"石炭紀(jì)"。據(jù)統(tǒng)計,屬于這一時期的煤炭儲量約占全世界總儲量的50%以上。石炭紀(jì)時陸地面積不斷增加,陸生生物空前發(fā)展。當(dāng)時氣候溫暖、濕潤,沼澤遍布。大陸上出現(xiàn)了大規(guī)模的森林,給煤的形成創(chuàng)造了有利條件。
石炭紀(jì)開始陸地開始上升,主要是因為大陸板塊的互相擠壓導(dǎo)致水體變小,同時地殼開始變厚。土地面積的增加導(dǎo)致動植物必須不斷適應(yīng)這種變化,干時期干旱的氣候?qū)е聹\海形成了沼澤。這種環(huán)境刺激了植物的演化,導(dǎo)致石炭紀(jì)沼澤被高大的樹木和蕨類植物覆蓋。陸地爬行動物也開始出現(xiàn)多樣化,更多的四足動物開始移居到陸地,如螈類、蜥蜴類動物開始出現(xiàn)。得益于石炭紀(jì)及其發(fā)育的沼澤森林,導(dǎo)致大氣中的氧氣濃度比現(xiàn)今高很多,這意味著動物動物可以維持較大的體型得以生存,而事實上石炭紀(jì)的動物一個主要的特點就是巨大。
煤炭森林的大量繁殖導(dǎo)致大氣中二氧化碳濃度的急劇降低,從而導(dǎo)致氧氣過剩。石炭紀(jì)大氣中的氧氣含量峰值約為35%,對比現(xiàn)今大氣氧氣濃度為21%。這也解釋了石炭紀(jì)動物體型巨大的原因。
環(huán)境催動了兩棲動物的進(jìn)化,于是生物多樣性開始由純?nèi)坏暮5资澜邕M(jìn)化到了陸地上。而陸地上的兩棲動物和蕨類植物也都是原本在海底的魚類和藻類進(jìn)化而來,再到后來兩棲動物還不斷演化,從兩棲變成了陸地生物,如攀援在樹上生長的猴子。他們的四肢的功能由游行到爬行到攀行,就是不斷的根據(jù)環(huán)境異化而找到自己的生態(tài)位來獲得足夠的生存資源,以及嘴巴的變化,從海底動物的腮和嘴巴,兩棲動物的吻部到鳥類的喙,它們都是不同環(huán)境的演化產(chǎn)物罷了,但是本質(zhì)都是一樣的起源。
而在地球變得溫暖和氧氣含量顯著提高之后,進(jìn)入中生代(三疊紀(jì)和侏羅紀(jì),白垔紀(jì))因為氧氣含量很高,于是有了很大的生物,主要生物進(jìn)化就是恐龍,和裸子植物。植物發(fā)展出花粉,花粉替代了在水里有游動的植物精子,而是通過風(fēng)和動物傳播,從而在干燥的環(huán)境中也可以生存繁衍。所以在植物登上大陸沒多久,動物也開始往陸地上發(fā)展,獲得更為廣闊的發(fā)展空間和更競爭性少的生態(tài)位。
二氧化碳極度下降
煤炭森林的大量繁殖導(dǎo)致大氣中二氧化碳濃度的急劇降低,從而導(dǎo)致氧氣過剩。石炭紀(jì)大氣中的氧氣含量峰值約為35%,對比現(xiàn)今大氣氧氣濃度為21%。這也解釋了石炭紀(jì)動物體型巨大的原因。其次,因為雨水可以將空氣中的二氧化碳帶入海洋,被海洋動物吸收為殼,沉積在海底而沒有循環(huán)到大氣中,而這一切的化學(xué)反應(yīng)最終導(dǎo)致了二氧化碳從空氣中被出去,最終固定在了海底??諝庵械亩趸紲p少之后,地球的表面溫度因為缺少這個溫室氣體的保護(hù)驟降至冰點。石炭紀(jì)后期地球溫度持續(xù)下降,南半球冰川逐漸擴(kuò)大,赤道附近的氣候由濕潤潮濕變?yōu)闆鏊稍铮@導(dǎo)致赤道附近的熱帶雨林系統(tǒng)崩潰。海平面由于冰川的擴(kuò)大而逐步縮小,雨林已經(jīng)縮小成孤島,這種氣候不利于雨林中動植物的生長,最終導(dǎo)致高大的煤炭森林重新被低矮蕨類植物取代。南極冰蓋的完全形成標(biāo)志著石炭紀(jì)的結(jié)束。
隕石撞擊的生態(tài)變化
在顯生宙的中生代中,出現(xiàn)了恐龍。在2.5億年前的二疊紀(jì)-三疊紀(jì)滅絕和6500萬年前的白堊紀(jì)-第三紀(jì)滅絕中,很多物種滅絕,在墨西哥友卡坦半島下面發(fā)現(xiàn)的希克蘇魯伯隕石坑讓科學(xué)界達(dá)成的共識:地層的銥含量異常,直接證明是隕石撞擊地球引發(fā)災(zāi)難。在白堊紀(jì)末期,板塊交界地帶的印度發(fā)生了強(qiáng)烈的火山爆發(fā),于是巖漿爆發(fā)涌出,溫度濕度都發(fā)了很大的變化,動植物難以存活。其次,大隕石(直徑0.8-10千米)撞擊地球,根據(jù)科學(xué)家猜測,在運勢撞擊友卡坦半島之后氧氣的大量灰塵全然遮蔽住了陽光,陷入永夜?fàn)顟B(tài),地球的溫度下降,而陽光是植物獲取能量的主要來源,于是植物難以生長之后,食草類生物無法生存,繼而導(dǎo)致大部分的食肉類生物,比如統(tǒng)治地球近2億年的大部分的恐龍滅絕,只有鳥類一支幸存。一些能夠忍受長時間饑餓的鱷魚,烏龜,蜥蜴,蛇以及大部分昆蟲存活了下來。
而對于海洋來說,也有一些生物被滅族,比如浮游生物。因為浮游植物需要進(jìn)行光合作用,所以生活在海洋表面,而沒有陽光之后,它們就不能存活,依靠浮游植物生存的動物也受到影響,進(jìn)而影響了整個海洋系統(tǒng)。
而進(jìn)入到了新生代,也就是哺乳動物的時代和被子植物時代,多樣性也進(jìn)入到爆發(fā)式增長的時代。
小景:這樣一整個連貫的故事讓我覺得這一整個宇宙生物的過程都是連續(xù)的變化過程,雖然現(xiàn)在看著形態(tài)各異,但是時空轉(zhuǎn)換之后就是一個起源,只是選擇了不同異化的方向和異化的程度。所以既然物種都是可以轉(zhuǎn)換的,就像是通過矩陣變換了投射角度而已。
不過如果連物種都可以如此的變化,放在較為宏?的時空中。那么我們認(rèn)為的?些限制和不可能其實背后是不是也有聯(lián)結(jié)的,就像是隱藏的?絡(luò)。社會越來越一體化,世界也因為相互的連接而越來越平。
小容:小景你感悟的好深吖,確實如果是?個體系的,那么也會相互傳導(dǎo)。有機(jī)世界里,物質(zhì)不滅,能量守恒。這一切只不過是能量交換和適應(yīng)環(huán)境的結(jié)果罷了。當(dāng)溫度,濕度,都達(dá)到了適合的水平就會發(fā)生各種反應(yīng)來得到生命的能量。
就像我們?nèi)祟惖倪M(jìn)化追溯到源頭也是從一個單細(xì)胞,變成多細(xì)胞,再成為動物,我們擁有相同的原始基因,只不過發(fā)展的環(huán)境不同造就了不同的進(jìn)化形態(tài)。比如人類基因組中的嗅覺基因不必小鼠少,但是在進(jìn)化為靈長類動物,主要是猿類階段習(xí)慣在樹枝之間攀緣,離開地面去到樹上生活,因為樹冠上有花和果實,不再需要用氣味去標(biāo)記領(lǐng)地,視覺比嗅覺發(fā)揮了更重要的作用,在能量有限的情況下,我們逐漸失去了祖先對氣味的敏感性,視覺逐漸取代嗅覺占用了更多的能量,于是雙眼間距變短來出現(xiàn)重疊的視野以獲得三維的彩色視覺,以及進(jìn)化出三種對光敏感的視蛋白的基因,從而有了三色視覺;吻部也變短了,手指分開,大拇指和大腳趾分開后抓握能力變強(qiáng),這些對于生存更加有效,也需要能量去進(jìn)化,所以最后嗅覺基因的部分逐漸退化而成為了“基因化石”。
除了部分基因組溯源的相似,到現(xiàn)在我們身上還有當(dāng)初脊椎動物登陸留下來的痕跡,比如,在人類的胚胎階段,鰓裂的結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)再消失,這代表著我們從魚類進(jìn)化過來的。
小昭:噢,我想起來在奧斯卡獎電影《水形物語》中,也有被抓起來的魚人回到海里的場景。當(dāng)時覺得好奇怪,不是說人是由猴子變的嗎,怎么變成魚了,還有美人魚看來還是有一點點道理的,人的四肢和脊柱的分節(jié),是四組脊椎動物的共性,從中可以略微看到我們進(jìn)化的路徑。
小容:是的,生命的進(jìn)化中,激烈的競爭讓生存越發(fā)艱難,只是形態(tài)上的變化并不足以應(yīng)付環(huán)境的惡劣,也正因為資源的有限讓基因改變了部分去進(jìn)化出不同的結(jié)構(gòu)或者功能應(yīng)對變化的環(huán)境,并且與各種系統(tǒng)合作來更好的適應(yīng)生態(tài)位,演化出了合作的智慧。相同的起源,不同的分化,分化之后的協(xié)作又產(chǎn)生了更為復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。
不同物種之間也會相互影響,形成新的生態(tài)系統(tǒng)和不同的展現(xiàn)形態(tài)來適應(yīng)變化。生活在橡樹上的尺蛾科飛蛾的毛蟲,如果是春天孵化,它們以橡樹的花為食,然后會長成花的樣子;而夏天孵化的毛蟲以橡樹葉為食,然后長成細(xì)枝的樣子。吃的東西不一樣,使同樣的基因產(chǎn)生完全不同的身體。以產(chǎn)生不同身體的能力具有適應(yīng)性因為使動物在不同季節(jié)能夠更好地偽裝自己。還有苔蘚蟲,它們生活在水底,當(dāng)它們察覺到海參發(fā)出的化學(xué)信號時就會會長出脊椎保護(hù)自己,如果沒有察覺到,苔蘚蟲就不會長出脊椎。
環(huán)境變化得很快,而且不可預(yù)料,所以引發(fā)了很多的合作來改變環(huán)境,提高生存度,創(chuàng)造了局部生態(tài)位。比如河貍們會合作建造水壩,人類會社會分工合作,有的種植糧食作物,有人記載傳授經(jīng)驗,讓大家只需要更少的土地就能讓更多的人擁有更多的食物。
小景:除了萬物背后是互通共聯(lián)之外,比如你說的二氧化碳的轉(zhuǎn)化循環(huán),我覺得還有一個很重要的點就是合作。就是你說的藍(lán)細(xì)菌和細(xì)胞的共生,這個真的感覺挺神奇的。
小容:對,我最喜歡的也是這個。除了宏觀上的物質(zhì)之間的相互能量轉(zhuǎn)換之外,還有各種合作的達(dá)成。甚至在早于生命起源之時,就已經(jīng)有了合作,比如有些序列出現(xiàn)催化反應(yīng)可以加快另一種序列,某一種分子可以增加其他分子的形成速度。還有生命非常重要的復(fù)制功能,如一串RNA或者DNA的復(fù)制,可以理解為它制造出了起補(bǔ)充作用的另一串。
一些生物學(xué)家認(rèn)為最早的生命起源,也許不是起源于某個最原始的細(xì)胞,而是一些似細(xì)胞的個題結(jié)合在一起,互相交換基因,共同演化,經(jīng)過了2億年,地球從一片寂無變成細(xì)菌廣泛繁殖;接著細(xì)菌花了20億年,進(jìn)化到了真核細(xì)胞,也就是演化出了共生關(guān)系,比如真核細(xì)胞可以吞掉產(chǎn)能細(xì)菌,也就是線粒體,使之成為自己的一部分一起共生,于是這種內(nèi)共生讓真核細(xì)胞進(jìn)化到能夠直接吸收陽光來通過光合作用來產(chǎn)生能量,可以比一般的糖酵解反應(yīng)多10倍以上的能量,可以儲藏更多信息,也提升了自己的復(fù)雜性;還有多細(xì)胞生物,就是細(xì)胞與細(xì)胞之間的合作,互相交換基因。
還有跨物種的合作,比如昆蟲有3億年的歷史,通過和細(xì)菌的合作,可以抵抗微生物感染;乃至于從無性繁殖發(fā)展到有性繁殖,就是因為基因互換比起單純的復(fù)制可以產(chǎn)生更多的組合變化,這些變化在自然篩選中,可能有部分是對生物體發(fā)育生長有利的,這部分便得以保存以此來適應(yīng)新的生態(tài)位,生命的出現(xiàn)是以突變?yōu)闂l件的,這樣可以不斷增加物種的復(fù)雜性和多樣性,這也是為什么后來有性繁殖逐漸取代無性繁殖成為主流;植物也從單性繁殖發(fā)展到授粉的雌蕊雄蕊需要授粉,植物的花粉通過動物傳播,并且提供甜甜的花蜜來獎賞這種合作,果實還可以給動物果腹,陸地植物也給土壤增加很多的有機(jī)物,養(yǎng)育樹冠一下的陸生動物群,比如昆蟲,蜘蛛,小型軟體動物等等,這些又給早期登錄的脊椎動物提供了食物; 特別是由于高大喬木的發(fā)展是更是促進(jìn)了猿類的進(jìn)化,并且從地上到了樹冠上生活方式的改變,進(jìn)而也促進(jìn)了視覺系統(tǒng)的進(jìn)化,身體也更加直立,前肢靈活的類人猿。
小昭:好神奇,感覺合作無處不在呢!感覺和我們?nèi)祟愑械囊黄础?/p>
小容:是的,我們的交談不也是一種合作嗎,每個人擅長的知識領(lǐng)域不同,一起交談這樣就可以把每個人的知識優(yōu)勢發(fā)揮出來,現(xiàn)在的多學(xué)科融合不也是去碰撞來創(chuàng)新嗎?
動物們因為這些合作,讓它們產(chǎn)生了很多的變種,合作可以帶來共贏,甚至還有物種進(jìn)化出了一種真社會性的合作。
小昭:什么是真社會性吖,這個物種的動物都很社會嗎?
小容:哈哈哈哈,小昭你可真逗,不過也說的很接近本質(zhì)了。
真社會性(Eusociality)是一種在生物的階層性分類方式中,一類具有高度社會化組織的動物。在一般常見的定義里,真社會性動物具有三個共同特征:
1繁殖分工:群體中可分為專行繁殖的階級,或是較少、甚至不進(jìn)行繁殖的階級。
2世代重疊:群體中的成熟個體,可分為兩個以上的世代。
3合作照顧未成熟個體:某一個體會照顧群體中其他個體的后代
其中,第一點中的分工在我們?nèi)祟惿鐣幸卜浅5拿黠@,經(jīng)濟(jì)學(xué)之父亞當(dāng)斯密認(rèn)為分工合作可以帶來效能的極大提高,這分工明確在生物進(jìn)化中很符合真社會性群體的運作方式,并極大地提高了群體的生存生產(chǎn)效能。
小昭:那有多少是真社會性的物種吖,這看著很智能化吖,簡直和我們?nèi)祟惿鐣械囊黄础?/p>
小容:目前2600多種昆蟲和節(jié)肢動物中,只有15種,不到2%的昆蟲是真社會性的,但是它們的數(shù)量卻是昆蟲數(shù)量的大多數(shù)。除了人類以外的脊椎動物中,只有裸鼢鼠是具備類似水平的組織結(jié)構(gòu)的,并且在圈養(yǎng)條件下,它們可以存活到30歲,在野外環(huán)境中,裸鼴鼠也能生存17年,遠(yuǎn)超其它鼠類。
裸鼴鼠群居,最大的群約300只。因為有很強(qiáng)的抗癌能力,基本不會生病。在圈養(yǎng)條件下,它們可以存活到30歲。在野外環(huán)境中,也能生存17年,遠(yuǎn)超其它鼠類。 也正因為壽命很長,裸鼴鼠群是一個超級穩(wěn)定的社會。王后負(fù)責(zé)生育,3個雄鼠負(fù)責(zé)交配,其它裸鼴鼠沒有權(quán)力交配和生育下一代。工鼠負(fù)責(zé)挖洞和找食物,墊子鼠就安心當(dāng)墊子,兵鼠就是保衛(wèi)和打仗,敢死隊鼠就安心去赴死。每個成員,從一出生就定好了身份,一生不變,各司其職,任勞任怨。

他們生活在地下,周身無毛,皮膚皺巴巴的,見不到陽光,視力退化,依靠觸覺和嗅覺,所以進(jìn)化出了兩顆碩大的門牙。工鼠用牙齒把泥土“鑿”下來,把碎土踢到洞穴外來挖洞;發(fā)現(xiàn)大塊頭的根莖后,用堅硬的牙齒切割成小塊,然后搬運回巢穴。每個工鼠都盡心盡力,從不偷懶偷吃。
兵鼠負(fù)責(zé)打仗,警衛(wèi)鼠放哨。放哨的一般由大個子擔(dān)任,它們嗅覺敏銳,時刻警惕。一旦發(fā)現(xiàn)入侵就大聲叫喚,兵鼠們再一擁而上來反擊。還有一類特殊的敢死隊兵鼠,當(dāng)有外敵如蛇入侵時,它們就直接沖上去主動獻(xiàn)身。平時把自己吃得胖胖不用勞作,因為他們的職責(zé)就是養(yǎng)胖讓蛇吃飽,飽了蛇就會自己走開,從而保全了整個鼠群。
裸鼴鼠群有著嚴(yán)格的等極,地位低的裸鼴鼠,會主動謙卑地趴下身子,讓地位高的裸鼴鼠從自己的身上踩過去如果通道狹窄的話。王后每隔1小時會在巢穴四通八達(dá)的地道里威風(fēng)凜凜地巡視一番。一旦發(fā)現(xiàn)有工鼠打盹懈怠,它會毫不留情地飛起一腳,以示警告。
但是當(dāng)王后漸漸老去,裸鼴鼠群會開始短暫的動蕩。這時會有幾只雌鼠突然就有了生育能力并相互競爭,各自拉攏隊伍。最終會有一只雌鼠勝出,取代老王后,成為新一代王后。其它競爭者和老王后最后則會被咬死。裸鼴鼠群也會重新恢復(fù)平靜和井然有序。
小景:這種嚴(yán)格的社會性分工帶來的強(qiáng)大回報好像是我們在工業(yè)革命時期,每個工人都像是螺絲釘,就像是憨豆先生表演的那樣,只做一件事,極大的提高了生產(chǎn)的效能。和我們今天也有相似,大學(xué)教育的專業(yè)分流,每個人都只學(xué)習(xí)一個領(lǐng)域的知識。不過既然效用這么強(qiáng),為什么只占據(jù)了2%的物種呢?
小容:哇,小景你好會提問,確實只有很少的比例,這是因為它的代價是個體讓位與群體,有的個體需要為“整體”考慮而放棄繁殖的本能,比如工蟻和工蜂。并不是所有物種的生物都會這樣選擇,而且它們的這些社會性的演變,也從側(cè)面反應(yīng)了競爭的激烈和世界變得越來越復(fù)雜。有的動物的生活環(huán)境沒有那么嚴(yán)峻的,或者自身生存能力本身就很強(qiáng)大的也許不需要這樣也不愿意為了整體而犧牲掉個體的繁衍機(jī)會,畢竟基因還是自私的。
至于合作這件事,我們?nèi)祟惡苌瞄L了,有許多的方式,曾是獵人的時代,在游獵過程中,如果不合作或者分享的話,很快就會餓死,更不會有后代了,所以也發(fā)展出了利他的基因,使得族群形成并且以一種全方位合作的模式延展開來,并沒有犧牲掉個體的繁衍機(jī)會去分工。這也促進(jìn)了人類在從非洲猿類進(jìn)化過程中300萬年間腦容量翻了三倍。人類從基礎(chǔ)的物質(zhì)生產(chǎn)的合作到精神凝聚的圖騰形成不同部落,甚至發(fā)展出了宗教,它們對在人類文化中影響深遠(yuǎn),產(chǎn)生強(qiáng)大的社會凝聚力。這些社會機(jī)制改變了我們適應(yīng)環(huán)境的方式,也改變了我們情感反應(yīng)和性格。
和其他生物相比,人類具有更高智能,主要就體現(xiàn)在具有非常強(qiáng)的社會性和全方位合作的社會分工,特別是發(fā)展出了語言之后,逐漸變成了依賴個體間合作的超個體,可以創(chuàng)造工具來與更為嚴(yán)峻的自然環(huán)境共存,而不需要一直生活在溫度穩(wěn)定的熱帶了,也就擴(kuò)大自己的生存版圖和生態(tài)位。
隨著群體復(fù)雜性的提高,知識的累積和化石能源的使用讓人類開始了工業(yè)革命和明確的社會分工,特別是當(dāng)然人類的創(chuàng)造能力變得強(qiáng)大之后,對自身的思想產(chǎn)生了也相應(yīng)的巨大的變革,從信仰宗教到信仰科學(xué),崇拜理性,更加相信自己的創(chuàng)造能力了,也達(dá)到了驚人的真社會性,很大程度上緩解了自然選擇的壓力。
小昭:人類原來最大競爭力是合作吖,這才讓我們脫穎而出,那以后我們要多多合作!發(fā)揚這個核心競爭力。
小景:你說得對!
本章小結(jié)
1 宇宙生物的過程都是連續(xù)的變化過程,雖然現(xiàn)在看著形態(tài)各異,但是時空轉(zhuǎn)換之后就是一個起源,只是選擇了不同異化的方向和異化的程度。物種的區(qū)別不過是生物體選擇不停分化后的結(jié)果,就像是通過矩陣變換了投射角度而已。
2萬物背后是互通共聯(lián)與合作,藍(lán)細(xì)菌和細(xì)胞、有性繁殖、花粉傳播等幾次合作帶來了突破性的進(jìn)化,由此帶來共贏,甚至還有物種進(jìn)化出了一種真社會性的合作。