越来越多的证据认为,人类是现在地球演化上的主要驱动力。从选择育种到环境调节,我们正改变地球如此地多,以至于我们不仅在改变气候,也在改变生命本身的演进方向。
宏大计画
现在,在一个由 287 个科学家所参与,横跨 26 个国家中 160 个城市的宏大计画中,研究人员检视了,都市化是如何地影响了全球的演化。他们使用了白三叶草(white clover,学名:Trifolium repens)作为模型。这种植物原生于欧洲及西亚,但在全世界的城市中都能发现它们。
多伦多大学密西沙加分校(University of Toronto Mississauga,UTM)的演化生物学家马克·强生教授(Marc Johnson)说:“过去,从来没有过如这般规模的田野调查来研究演化;或者是一个全球化的研究,来了解都市化是如何影响演化的。”
平行演化
在研究团队沿著从城市延伸出去、经过郊区、然后到乡下的梯度,收集了超过 11 万份样本后,他们发现,无关气候如何,比起那些在邻近的农村或森林发现的三叶草,在城市发现的三叶草、与在另一个世界的城市发现的三叶草,这两者彼此间更为相似。
这是平行适应演化(parallel adaptive evolution)的一个例子,也就是分离的生物群落在不同的地点,经相同的选择压力(selective pressure)而塑造出特定的特徵。它显示出,在塑造这些特徵这方面,比起例如地方群落基因及气候等自然现象的影响,人类改变环境的影响更大。
虽然全球都市化很明显共享有很多特徵,但是还没有很确立说,这些特徵一起共同作用,将演化推往同一个方向。
UTM 的生态学家詹姆士·桑坦戈洛博士(James Santangelo)说:“我们刚刚展示了说,这情况通常会以很相近的方式,在全球范围内发生。”
研究人员们在论文中写到:“要让都市化来驱动平行演化,都市区域必须要在影响有机生物体合适度的环境特徵上趋于一致。”
人类活动的结果
更细看的话,这个国际团队发现,其中一个沿著都市至乡间而改变的特徵是,这种植物所产生的氰化氢(hydrogen cyanide,HCN)。白三叶草用这种化学物质来作为防卫机制,以对抗掠食者。同时,HCN 也帮助它们抵抗乾旱。
比起那些生长于都市中心的白三叶草群落,最远乡村中的白三叶草群落有 44% 的机率更有可能产生 HCN。比起在城市,乡间的放牧似乎更有利于 HCN 的生产,毕竟在城市中,放牧所产生的压力并不强。在缺乏这种压力下,乾旱就变成了驱动因素。
即使在每个梯度之间的白三叶草都有著强烈的基因流动下,这个现象还是发生,这代表著这种化学物质的浓度一次又一次地经过了强烈选择。
我们人类早就已经打破海洋中动物的自然尺寸范围,一部分是因捕捞而选择性地移除了较大的鱼,留下更多有著小尺寸基因的鱼繁衍下一代。现在的鱼平均起来,体型小了 20%,生命週期则是短了 25%。
我们人类行为当中无心的后果,也正在改变鸟类的形状。2018 年,动物学家莎拉·奥托博士(Sarah Otto)说过:“悬崖燕子的翼展已经演化为,在道路附近会比较短,而在路上被杀死的燕子则有较长的翅膀,这与在面对交通时,机动性增加的天择是一致的。”
这些最新发现也贡献了另一个例子,证明都市讯号在演化上的清楚影响。研究已经表示,相较于在大自然与非都市的人类社会中,在都市化地区演化改变的速率比较大。
UTM 的生物学家罗伯·奈斯助理教授(Rob Ness)说:“这是我们所拥有、最有说服力的证据,证明我们正在改变城市中生命的演化。除了生态学家以及演化生物学家外,这也是会对社会很重要的。”尤其是,相较于 2000 年,我们预期会在 2030 年时,增加 3 倍的都市化土地。
未来研究目标
研究人员们已经尽可能累积了很大的资料库。现在,他们可以进一步调查人类对于三叶草演化的影响。藉由更加了解我们是如何意外地驱动这些改变,我们就更有机会有意识地掌握方向盘,并将演化导向至我们更了解且更安全的道路上。
作者们做出以下结论:“这项知道可能可以帮助保育地球上一些最珍贵的物种、减轻害虫的影响、改善人类福祉、并且对了解基本的生态演化过程做出贡献。”
参考资料:
Koumoundouros, T., (2022, March 17). A New Study Has Identified a Dominant Force Driving Evolution on Earth Today. ScienceAlert
Santangelo, J. S. et al., (2022, March 17). Global urban environmental change drives adaptation in white clover. Science. DOI: 10.1126/science.abk0989
Alberti, M. et al., (2017, January 3). Global urban signatures of phenotypic change in animal and plant populations. PNAS. doi.org/10.1073/pnas.1606034114
图片来源:https://www.sciencealert.com/we-humans-are-now-a-dominant-force-driving-evolution-on-earth(图:Sean Pavone/iStock/Getty Images Plus)
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