演化通常被认为是一个漫长的过程:在几十亿年时光的不懈雕凿下,地球上的生物才从一个个单细胞变幻得如此缤纷繁复。有趣的是,演化其实也可以很“快”——近日,来自美国哈佛大学的约尔·斯图尔特(Y. E. Stuart)及其团队发现,两种同属蜥蜴间激烈的竞争导致了其中的“失败者”迅速演化,以适应原本不习惯的生存环境,相关文章发表在最新一期的《科学》(Science)上。
在美国佛罗里达州北部的蚊子泄湖(Mosquito Lagoon)中的一些小岛上,本来只居住着一类绿安乐蜥(Anolis carolinensis),它们最喜爱的栖息地是低矮而又粗糙的树干。
1995年5月,斯图尔特的同事坎贝尔(T. S. Campbell)进行了一次大胆的引种实验——他向3个小岛投放了棕安乐蜥(Anolis Sagrei),这种蜥蜴的栖息环境和生态学特点与绿安乐蜥非常类似,因此两种蜥蜴间发生了激烈的种间竞争。
三个月后,1995年8月,斯图尔特和坎贝尔发现:在这3个小岛上的棕安乐蜥迅速繁衍,并在竞争中取得优势地位,占据了低矮的树干作为自己的栖息地;而“原住民”绿安乐蜥却被迫前往树冠更高处生活。2010年,也就是引种实验之后的第15年,斯图尔特对蚊子泄湖的30个小岛进行了调查,发现其中只有5个小岛没有棕安乐蜥生活,其余的小岛都遭到了棕安乐蜥的“入侵”。
在这些被棕安乐蜥“入侵”的小岛上,绿安乐蜥都转移到高处的树枝上,并拥有了更大的足垫,足垫上也有更多具粘着性、附带刚毛的鳞——这样的结构正是为了使绿安乐蜥更好地适应那些更摇晃、狭窄并且光滑的高处树枝。十数年间,这些蜥蜴不过繁衍了约20代,这样的演化速度无疑是惊人的。
在谈到这次跨越15年的实验设计时,斯图尔特对果壳网科学人说:“在最开始,我们就预期到绿安乐蜥会被驱赶到更高处——在佛罗里达州的其他区域,已经发生过类似的自然现象。15年后,我们对这次实验的演化影响进行了预测,并且回到这些小岛上来验证我们的猜想。我们有猜测到演化会发生,但是绿安乐蜥足蹼的演化速度之快令我们非常吃惊。”
引种实验也许是个危险的尝试——这可能破坏当地原有的生态平衡体系,而在斯图尔特看来,本次实验却实实在在是能够令人信服的。“我们只向13个小岛投放了棕安乐蜥,而湖里的其他小岛超过70个。到了2010年,它们在蚊子泄湖中的大部分岛屿有所分布,这是自然迁移的结果——棕安乐蜥在佛罗里达州本土十分常见,而这些小岛与大陆的距离却仅有100米。
换言之,以棕安乐蜥的迁移能力,它们本来就迟早要到这些小岛上去,这就给了我们进行引种实验的机会,让我们得以用实验标准来记录这一活动。”斯图尔特说,“因此,在这样的前提条件下,我认为我们进行的实验是合情合理的。不过在大多数情况下,引种实验可能都并非如此。”从演化的角度来说,棕安乐蜥的入侵对于绿安乐蜥来说可能是一件好事。“它们得以获得更好的生存能力,并与入侵种和谐共处。
它们能够完成演化,也是因为具备了足够的遗传变异,并且面对着很强而又不是毁灭性的生存压力(要移居到树冠更高处,而并不是要迫使它们学会在水里生活)。”斯图尔特说。他在论文中指出,这些结果表明,在面对由入侵种带来的强选择压力时,本地种群也许能够通过演化加以应对——不过,这种应对能达到何种程度则尚未可知。
在谈到进一步的计划时,斯图尔特表示:“我们已经知道两种蜥蜴之间会发生互动,只是还不清楚具体的竞争方式。在未来,我们希望解开这竞争方式背后的机制。”