进化论中有趣的红皇后假说

达尔文是全球公认的最为著名的生物学家,其提出来的物种进化理论也是被广泛的应用以及引用,但是还有一个假说能够和物种选择相齐名,那就是红皇后假说。这个假说由美国的芝加哥大学生物学家范瓦伦于年提出,当时是根据爱丽丝镜中的奇遇记中的故事提出来的,因此才被命名为了红皇后假说,这个假说和物种选择一样,都是对物种繁衍以及进化最极致的描述。

红皇后假说:一般认为生物进化是外界物理环境变化而致。环境不变进化是否停止?即进化仅由物理环境变化推动吗?红皇后假说认为,一种生物进化也会导致其它生物相应进化,否则未进化的就可能被已进化的消灭,即协同进化。名称源于爱丽丝梦游仙境中红皇后:在这个国度必须不停奔跑,才能使你保持在原地。

生态上密切相关的物种的相互关联地进化叫做协进化或协同进化。协同进化的结果是相互适应。物种之间形成非常复杂的相互作用、相互依存的关系。这种关系是除了物理的环境条件之外的另一种重要的外环境。在物理环境条件相对稳定的情况下,物种之间的关系构成驱动进化的选择压。一个物种的任何进化改进可能构成对其他相关物种的竞争压力,所以,即使物理环境不变,种间关系也可能推动进化。

在通常的环境下,物种之间保持着一种动态的平衡。物种间的生态关系的牵制作用使得物种在其生存期间绝灭的风险相对恒定:后代与祖先,新物种与老物种绝灭的机会几乎是相同的。这就是红皇后假说所要解释的现象。

自然界中的物种生存状况就像路易斯·卡洛尔描写的爱丽丝镜中奇遇记故事中的红皇后所言的情景:

“你必须尽力地不停地跑,才能使你保持在原地”。用中国话说就是“逆水行舟,不进则退”。在逆水中要保持在原来的地方,也要不停地尽力地划。一个物种要在生态系统中获得有利地位就要比别的物种跑得更快。一个物种若具有较大的进化潜力,就等于在进化赛跑中有超常的速度与耐力。

比如羚羊与狮子间的关系,就是一种“赛跑中求生存”的关系。一方面,狮子要追得上羚羊,才不至于饿死;而羚羊如果没有狮子跑得快,就会被吃掉。在这个双方角逐的过程中,两者都因对方的影响而逐渐变得更强。另一方面,虽然两者与从前的自己相比都变得更强大了,但狮子依旧是羚羊的天敌,二者的相互地位并没有发生改变。

另外一个例子是兰花和蝴蝶间的授粉关系。蝶类需要兰花的花蜜生存,兰花也要依靠蝴蝶散布花粉来繁衍下一代。二者虽然是相互依存的关系,却也存在相互间的竞争。这种竞争的进化过程,导致兰花发展出极深的花冠,而蝴蝶也相对进化出极长的口器。

甚至商业进化,也能看到类似的现象。可口可乐与百事公司之间的竞争已持续百年。两者除了在广告上较劲,在产品上也是亦步亦趋,例如两家公司都有健怡可乐、樱桃味可乐、橘子汽水、沙士、运动饮料等。因为激烈的竞争关系,两家公司不断发展新产品、开拓新市场、寻找新的行销创意,结果是他们都巩固了自己的市场占有率,让其他公司无机可乘。但如果上升一个维度来看整个市场,两者相互间的优劣势没有改变。简言之,逆水行舟,不进则退,正是“红皇后假说”的启示。

那么红皇后假说有没有争议呢?当然有,就是它强调了物种生存环境中的生物学因素,但是却忽略物理环境因素。这个假设尚需进一步验证。

事实上,达尔文的进化论自诞生之日起就争议不断。传统的进化论强调生物系统适应物理环境的过程,其动力学过程有背后的“势”函数来控制。而真实的生物进化,是由物理环境和生物环境共同决定。但是,如何考虑复杂的生物环境的影响,一直是传统进化论中没有解决的难题。

红皇后假说引入“流”的概念,揭示和量化了生物相互作用所导致的进化驱动力。在新理论中,进化过程中形成的“势”与“流”好比是进化驱动力的“阴阳”两面,类似于量子世界中的波粒二象性,或者是决定电子运动的电场与磁场。同种群或种群间生物个体的相互作用会导致“流”的产生,即使物理环境保持不变,在“流”的驱动下进化可以永无止境。

然而,这毕竟还只是一种假说,关于进化论的疑问还有很多很多,有待科学家们一一解答。

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