进化的大与小

生活中人们有贪求大而全的愿望和心理，在进化中一些生物学家也认为，生物的体形是大优于小。因为从动物，比如马到恐龙的系谱进化来看，都是随着时间的推移体形进化得越来越大。事情果真是这样吗？

　　

　　体形变大的条件

　　

　　今天，一项研究可能会对这种进化只是青睐于体形越来越大的观点提出挑战了。美国圣迭戈加利福尼亚大学的两位生物学家最近在《美国科学院院报》网络版上发表文章说，生物进化并不总是青睐体形庞大的动物。这是对生物学界普遍认同的19世纪“科普法则”（Cope’s Rule）的公开质疑，他们的研究也表明，科普法则可能只有部分是真实的。

　　科学家们发现，从深海海床发现的有4000万年历史的微小甲壳纲动物种群长得更大了，并进化成较大体积的物种，这正符合科普法则的预测。但是情况也并不总是如此。比如，一些深海蛤蜊，如普通的众所周知的甲壳动物介形亚纲动物的体积只是在海洋温度变冷时才会增大。而在海洋温度稳定不变时，生物的体形尺寸

　　不会有太多的改变。

　　这项研究的参与者之一、利福尼亚大学的生物学教授考斯图夫·罗伊说，这些情况证明了在温度与体形尺寸之间有非常密切的联系。而另一位研究人员、利福尼亚大学的博士后吉恩·亨特（现在是华盛顿特区美国国立自然历史博物馆的一名管理员）认为，尽管深海介形亚纲动物并非最美妙的化石，但它们在这个问题上是最为有用的，因为它们拥有丰富的化石记录，能够让研究人员在极其详尽的细节方面重新构建生物体形尺寸的进化。

　　亨特和罗依对一种深海介形亚纲动物在4000万年前到90万年前的体形变化进行研究后发现，只有在全球海洋温度降低时，这种甲壳类动物体形才会变大。通过9种介形亚纲动物的变化数据发现，平均温度下降1度，这些动物体形增加29微米。

　　

　　科普法则与伯格曼法则

　　

　　长期以来，科学家对生物体形的进化一直非常感兴趣，但是一直不能确定随着时间的推移，是什么因素在决定生物体形的变大还是变小上起着最为重要的作用。

　　罗依和亨特认为，他们的研究结果提示，以19世纪美国古生物学家爱德华·科普（Edward Cope）的名字命名的科普法则只能视为是一种简单的伯格曼法则（Bergmann’s Rule）进化现象。科普法则认为，生物化石记录证明生物系谱是随时间推移而变得越来越大，而伯格曼法则则认为，只是在较寒冷的环境下动物体形才会增长。

　　伯格曼法则是以19世纪德国生物学家克里斯琴·伯格曼（Christian Bergmann）的名字命名的，生物学家长期以来认为伯格曼法则反映的是，温血动物进入寒冷环境后体形变大是一种适者生存现象。因为较大的动物会拥有较小的体表发散比率，因此能在寒冷的环境中有效地保存热量，并得以有效地生存。相似地，较小的动物拥有较大的体表发散比率则会更好地适应温暖的环境，因为在较热的环境中它们可以更有效地散热，因而能更好地生存。

　　但是，这种简单的关系并不适用于介形亚纲动物和其他不能调节其内部体温的冷血生物，比如软体动物和乌龟，因为它们并不一定遵循这条法则。如果要把伯格曼法则用于如同介形亚纲动物这样的冷血动物就会稍稍有些迷惑。因为温血动物的体形进化是为了适者生存，其原理是更有效地保温或散热，但冷血动物却没有这种生理机制，所以伯格曼法则难以解释冷血动物的体形进化。

　　

　　进化肯定与环境温度有关

　　

　　亨特和罗依发现，从4000万年前到今天，海洋温度只下降了约10摄氏度，深海中的介形亚纲动物总体体形却惊人地增加了。这并非仅仅是较大的物种替代了小物种，而是同样的物种同样的系谱随着时间而增大了。

　　对于在4000万年的时间跨度内平均温度下降1度，介形亚纲动物体形增加29微米，研究人员同样不能很好地解释。亨特和罗依认为，生物学家还不能确定是什么触发了这种寒冷环境中冷血动物向较大体形的进化。

　　然而，亨特和罗依的研究是非常重要的，因为它建立了在气候变化和生物体形之间的一种肯定联系，为更好地理解化石生物的体形进化以及在全球变暖的环境下生物体形可能受到的影响奠定了基础。

　　罗伊说，“是什么支配着科普法则依然会有巨大的争论，但是我们的研究证明气候变化无可置疑地（在生物体形的变化上）能起到重要的作用。”

　　如果从长远的观点看，过去的4000万年全球气候展现了稳定的变冷的趋势，但是在最近的一个世纪，由于人类的活动，温室气体大量地释放出来并积聚在大气中，因而气候迅速地变暖。这会对生物的体形造成什么样的结果还不得而知。但罗伊认为，如果从历史来审视今天大多数人的生活，人们都已经适应了一个逐渐变冷的世界。但是，由于人类文明进程和工业化的发展，我们未来的环境注定是要极大变暖的。那么，当每样东西都会适应变暖的世界之时，动物又会变得像什么呢？

　　毫无疑问，一种动物的体形与其生物学的方方面面相吻合，所以体形的变化能够解读生态的重要变化。因此，如果要较准确地预测将来地球变化所产生的生物学效应，除了其他因素，需要我们正确地理解气候变化是怎样塑造身体体形进化的。

　　罗伊和亨特的研究获得了美国国家科学基金会的支持和授权。

　　【责任编辑】张田勘