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蜗牛与蛇的变形记

时代周报

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150年前的11月24日,达尔文的《物种起源》第一版发行共1250册,当日便销售一空。谁也不会想到,这一生物学的理论,将会对今后的世界,产生怎样的撼动。

在《物种起源》中,达尔文提出了基于自然选择的进化理论,即生物都有过度繁殖倾向,而所繁殖的后代中会发生各种变异,一些个体的变异更利于适应环境,因此会在生存竞争中取得优势并繁衍更多后代,这种自然选择在长期累积之下,就会导致物种的进化。

时值《物种起源》出版150周年纪念之际,我们也许可以在这一历史性的时刻探讨一些生物学上的现象,正如这位博物学家当年所思考的那样。有趣的是,它们也曾是150年的达尔文所研究的对象之一—蜗牛和蛇。

食用蜗牛在盐的酷刑中存活

查尔斯•达尔文对这颗星球上各种形态的物种都表现出极大的兴趣,任何动物或者植物都有可能激发起他的好奇心,而最终,这些好奇心也给予了他灵感,驱使他完成了那本旷世巨著。

在这当中,达尔文对各个物种的 “诡计”尤其兴趣浓厚,那就是,为了生存而使自己的形态发生改变,以适应自然的需要。

甚至这个星球上最漫不经心的过客也可能激起他的无限想象。比如说欧洲最常见的勃艮第蜗牛(在英国人们叫它罗马蜗牛),如果不是蜗牛自己的伴侣或者法式美食家,这种食用蜗牛很难引起其他人的兴趣,但对于达尔文来说可不一样了,他为这种不起眼小物种深深着迷。

在1857年,他在写给博物学家阿尔弗雷德•罗素•华莱士(后者也是自然选择论的支持者)的信里表示:“我一直在研究和苦恼的一个课题是,海岛上物种的分布方式,任何一点微小的发现都能让我欣喜若狂,在这当中,软体动物对我来说是最大的谜。”

为了支持他的革命性理论—所有的物种都是由它们的祖先自然进化而来的,达尔文急需寻找证据来证明:在陆上很容易被盐杀死的蜗牛远古时曾居住在海上。为此,他尝试各种形式的实验,让蜗牛和它们的卵浸入海水里面长达数周。最后,一些罗马蜗牛在他的“酷刑”中幸存下来。随后,在他的著作“物种起源”中,他认为这种陆栖贝类很可能在远古时,被海边鸟类的脚,或是漂浮的木头给运到内陆。

蜗牛壳螺旋方向的重重谜题

为了更好地体会这些发现,首先我们必须理解蜗牛的构造。相信很多人都有捡过一个完整蜗牛壳的体验,但与此同时,大部分人对蜗牛的实际构造却一无所知。

如果仔细观察蜗牛壳,我们会发现,这层保护壳不仅是螺旋状的,而且是不对称的。如果手持贝壳,尖尖的那头壳顶向上,壳口面对自己,如果壳口在壳轴的右侧,就成为右旋螺,反之,如果壳口在壳轴的左侧,则被称为左旋螺。

早在一个多世纪前,生物学家们就知道,对一些物种来说,左右的不同,很可能有着遗传学的原因。然而实际原因是什么?如果对于从基因上来说,两种形式都有可能发生,那么,是否意味着同一种物种,比如同一品种的蜗牛,全部都是“左撇子”,或者“右撇子”?

很显然,这个问题可以从蜗牛的一个重要行为中找到答案。如果两只同一品种的蜗牛不是同一边旋纹的话,生理上它们非常难进行交配。

正如达尔文所说的那样,如果一个物种无法交配,那也意味着它的结束。所以,在这样的情况下,同一物种的蜗牛为了生存和繁衍,必须选择同一边的旋纹。

尽管如此,如果在这群蜗牛的周围还有另外一群完全相反的旋纹的蜗牛呢?它们有可能进行交配,也有可能产生相反的旋纹的后代。但如果这种蜗牛大部分不能和相反旋纹的蜗牛进行交配的话,它们最后可能进化成新的物种。这也就是最近在日本蜗牛中发现的现象。

这种日本蜗牛既有左旋的蜗牛,也有右旋的蜗牛,通过DNA检测,来自东京大学和信州大学的生物学家们发现,这些右旋的蜗牛们是由左旋的祖先们进化而来。

蛇因蜗牛的“左旋化”而进化

蛇喜爱捕食蜗牛,但柔软的它根本无法压碎蜗牛坚硬的外壳,所以它们只能用自己坚硬的下颚骨的牙齿,将蜗牛的身体从壳里抽出来。因为蜗牛外壳和身体的特殊性,研究者认为,蛇捕食蜗牛的效率在很大一方面由它的左右额骨来决定。他们仔细观察了蛇的下颚,然后发现,它们的右下颚更加发达。

目前研究发现,喜欢食用蜗牛的12种动物,都有类似的左右不平衡的状况。比如像这种蛇,它们左下颚有17颗牙齿,右下颚则有25颗牙齿。然而,一些并不食用蜗牛的蛇和脊椎动物,两边下颚的牙齿却比较平均。

为了更好地证明这种说法是否可信,研究者们进行了实验:比较同一种蛇在食用左旋和右旋蜗牛时的效率。蛇在食用左旋蜗牛的时候更容易失败,因为它们的上颌很难咬到蜗牛的壳。就算这种蛇最后可以食用到左旋蜗牛,它们的牙齿也很难拔出来。

这些研究表明,蜗牛外壳的不对称性促使了蜗牛物种的进化和产生。不过,正如达尔文所预言的,蜗牛的敌人,蛇也会因为蜗牛的进化而发生进化。喜爱捕食蜗牛的蛇并没有因为蜗牛的“左旋化”而铩羽而归。最新研究又发现这种蛇类的亚种,它们牙齿的孔径更小更窄,捕捉壳内的蜗牛会比它们孔径大的“亲戚们”更加方便。

达尔文的伟大和天才在于从平凡的物种中发现细节的真相。他的努力和热情也影响到了今天的人们,让科学家们能够以更大的热忱去探索自然界的奥秘。

如果达尔文当年乘坐那艘贝格尔号,不是在加拉帕戈斯群岛而是在日本群岛停下的话,也许今日我们在谈起进化论的象征性符号,不是地雀,而是蛇和蜗牛。

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