达尔文的退化生物 - 进化论的精华 | 观察

加入我们的科学爱好者社区!

本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


153年前的11月24日,一位名叫查尔斯·达尔文的博物学家出版了一本书,书名相当冗长而笨拙。它被称为《论通过自然选择的物种起源,或在生存斗争中对优良物种的保存》(在其1872年的第六版中,书名被缩短为简单的《物种起源》,人们发现这个书名在谈话中更容易说出口)。它的灵感来自于一次将近五年的环球航行,航行的船只以一只小小的、耷拉着耳朵的犬科动物命名,在航行期间,达尔文尽力编目和理解地质学和他发现的生命多样性。

现在,难以想象有人能写出一本书,可以同样地改变我们所知的科学。达尔文在他的第一本出版物中阐述的两个简单想法在当时是惊天动地的。自那以后,他因这两个理论而被誉为天才和异端——这两个头衔都当之无愧。但无论你怎么称呼他,他的远见卓识已经不可逆转地改变了世界。今天,在他本应是203岁生日的日子里,我们庆祝这位男士的生命和科学贡献。为了纪念这个特殊的日子,我重新发布我最早的达尔文日帖子,早在2009年。 享受吧!


关于支持科学新闻报道

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保未来能够继续产出关于塑造我们当今世界的发现和想法的有影响力的故事。


如果我问你,哪一组生物是进化论的最佳展示,你会怎么说?我认为,大多数人会说是人类,或者至少是顶级掠食者。毕竟,与我们的猎物相比,我们拥有惊人的智力,并且显然主宰着地球,为所欲为。不仅如此,我们还非常复杂。问一些科学家,他们可能会给出各种各样的答案。蟑螂很可能在我们之后很久依然存在,啮齿动物也是如此,所以也许它们应该获得这个称号。或者,作为科学家,他们可能会偏向于他们研究的任何生物。也许是藻类和植物,作为所有其他生命的养料。但是,在我看来,你们所有人都是错的。除非你选择寄生虫。

如果你还不相信我,没关系。达尔文也不会相信。他和他的同时代人认为寄生虫是退化生物,最多也只是违反了进化的进步性。即使在《物种起源》中,达尔文也称寄生虫是退化的而不是进步的。但实际上,没有哪个物种群体比寄生虫更适合成为进化论的精华。

大豆线虫和卵

首先,让我们谈谈数量。寄生性是地球上最流行的生活方式——超过40%的已知物种是寄生的,而且寄生物种的数量每天都在增加1。当然,你可能会说,但它们往往很小。在这种情况下,让我们谈谈生物量——重量,只是为了清楚起见。一项研究发现,寄生虫中的一个类群——吸虫,其重量与河口栖息地中的鱼类相当,是顶级掠食者鸟类的三到九倍——人们认为这些估计对于整个地球来说是保守的2。尽管我们在研究食物网时很大程度上忽略了它们,但据估计它们参与了超过75%的物种间相互作用1。显然,从数量上来说,它们是地球上最多产和最成功的生物。

但即使那样也不是我主张它们是进化论的精华的原因。与其他任何群体相比,它们既表现出极端的进化适应,又在其他物种中刺激进化。

弓形虫

无论其他任何物种多么复杂或多么令人印象深刻,它都有寄生虫。我们也有——实际上有很多。我们可能认为是进化复杂性的杰作的每一个物种都无法胜过它们的寄生虫。没有一个。即使是寄生虫,尽管有些很奇妙,也有寄生虫——就像疯狂的俄罗斯套娃一样。它们进化出了惊人的能力来抵抗宿主防御系统,操纵宿主行为并提高自身的繁殖成功率。它们甚至与人类主要的文化差异有关。事实证明,一种鼠类寄生虫——弓形虫,需要被猫吃掉才能完成其生活周期。不知何故,它进化出了一种让老鼠不怕猫气味的技巧。当它意外地进入人体时,它也会产生同样的改变思维的效果,使人更容易感到内疚和不安全,甚至更加节俭、温和和顺从3。其他寄生虫对行为的操纵更为复杂,将雄性变成雌性创造行尸走肉,甚至强迫自杀。如果寄生虫不仅能够侵入并存活于最复杂的系统组合中,即使在现代医学与之对抗的情况下,还能操纵这些复杂的生物来奴役它们,我们怎么能不承认它们是各自领域的 masters 呢?

左图:疟疾和红细胞。

© 国家地理

但更令人印象深刻的是,我认为,没有哪个群体像它们那样深刻地影响了其他物种的进化。它们不仅仅影响宿主的免疫系统。如果你对进化论进行深入研究,你会发现它充满了寄生虫。为什么有些鸟类非常鲜艳?哦,因为如果它们有很多寄生虫,它们就无法做到这一点,所以这是一种健康雄性的信号4。为什么我们会被某些人吸引?因为他们的免疫基因与我们的不同,这给了我们的孩子抵抗下一代寄生虫的最佳机会。几乎在你看得到的任何地方,进化变化都是由寄生虫推动的。甚至有人认为性本身就是作为对寄生虫的一种反应而进化出来的。这是一种更好地洗牌我们的基因的方式,这样我们就有更好的机会抵抗寄生虫。

亚马逊利什曼原虫

即使是我们,作为“理想”或“复杂”的生物,也很大程度上要归功于寄生虫。有些人甚至认为,没有寄生虫我们会更糟。正如这种观点所说,我们的免疫系统是在无法杀死的寄生虫,特别是寄生蠕虫存在的情况下进化而来的。这些蠕虫,或统称为蠕虫,试图根除它们的代价太高了。毕竟,攻击外来入侵者在能量上是昂贵的,并且总是存在过度激活我们免疫系统的风险,导致自我伤害和疾病。因此,最好的策略是拥有一个针对其他问题(如致命病毒或细菌)发挥最佳功能的免疫系统,尽管存在大多数良性蠕虫感染5。由于蠕虫分泌抗炎化合物来对抗我们的防御,因此我们最好拥有能够过度补偿的系统。现在,由于我们有药物可以杀死它们,我们的免疫系统就失衡了。许多人引用发达国家自身免疫性疾病和炎症性疾病(如过敏、关节炎、肠易激综合征、1型糖尿病,甚至癌症)发病率的上升作为证据,证明摆脱蠕虫损害了我们的健康6。他们得到了多项研究的支持,这些研究显示了意想不到的结果,例如,在足够早的时候感染吸虫的小鼠,即使有糖尿病的遗传倾向,也永远不会患上糖尿病7

寄生虫独特地能够超越其宿主的进化,并适应宿主体内发生的任何变化。简而言之,它们进化得更好。它们更快地改变基因,并跟上大量宿主防御系统的步伐,通常就像毫不费力一样,从而推动其他物种的剧烈变化。如果达尔文早知道这些生物必须克服的障碍有多么惊人的复杂,以及它们在多大程度上影响了他旅行中遇到的物种,他就不会将它们标记为“退化生物”。

就进化而言,没有哪个物种群体像寄生虫那样展示进化、引起进化和有如此强大的进化能力。虽然令人厌恶甚至残酷,但它们确实是进化论的杰作。所以,虽然你可能觉得它们卑鄙或可憎,但你不得不承认它们很擅长。你真的能认为其他任何群体比寄生虫更配得上“进化论的精华”这个称号吗?

引用文献:1. A. Dobson, K. D. Lafferty, A. M. Kuris, R. F. Hechinger, W. Jetz (2008). 学术研讨会论文:向林奈致敬:有多少寄生虫?有多少宿主?美国国家科学院院刊,105 (Supplement_1), 11482-11489 DOI: 10.1073/pnas.08032321052. Armand M. Kuris, Ryan F. Hechinger, Jenny C. Shaw, Kathleen L. Whitney, Leopoldina Aguirre-Macedo, Charlie A. Boch, Andrew P. Dobson, Eleca J. Dunham, Brian L. Fredensborg, Todd C. Huspeni, Julio Lorda, Luzviminda Mababa, Frank T. Mancini, Adrienne B. Mora, Maria Pickering, Nadia L. Talhouk, Mark E. Torchin, Kevin D. Lafferty (2008). 寄生虫和自由生活生物量在三个河口中的生态系统能量学意义 自然,454 (7203), 515-518 DOI: 10.1038/nature069703. Kevin D. Lafferty (2006). 常见的脑寄生虫弓形虫会影响人类文化吗?英国皇家学会学报B:生物科学,273 (1602), 2749-2755 DOI: 10.1098/rspb.2006.36414. Jesús Martínez-Padilla, François Mougeot, Lorenzo Pérez-Rodríguez, Gary R. Bortolotti (2007). 线虫寄生虫减少雄性红松鸡中类胡萝卜素为基础的信号传递 生物学快报,3 (2), 161-164 DOI: 10.1098/rsbl.2006.05935. Joseph A. Jackson, Ida M. Friberg, Susan Little, Janette E. Bradley (2009). 关于蠕虫、免疫调节和卫生假说的系列综述:针对蠕虫的免疫力和现代人群中的免疫学现象:共同进化的遗产?免疫学,126 (1), 18-27 DOI: 10.1111/j.1365-2567.2008.03010.x6. Joel V. Weinstock, David E. Elliott (2009). 蠕虫和IBD卫生假说 炎症性肠病,15 (1), 128-133 DOI: 10.1002/ibd.206337. Anne Cooke (2009). 关于蠕虫、免疫调节和卫生假说的系列综述:感染如何调节1型糖尿病的发病?免疫学,126 (1), 12-17 DOI: 10.1111/j.1365-2567.2008.03009.x

Christie Wilcox is a postdoctoral researcher in cellular and molecular biology at the University of Hawaii, where she studies venom. She is also a science blogger and communicator.

More by Christie Wilcox
© . All rights reserved.