体型很重要。至少根据一些关于我将在明天的《纽约时报》上报道的长期进化趋势的近期研究结果来看是这样。以下是开头几段……
俗话说，越大越好，在进化方面，这句话似乎是对的。
自然选择可以创造体型长期增大趋势的观点出现于大约一个世纪前，但在近几十年已不再流行。现在，研究人员已采用新方法对该问题进行了重新审视，一些人认为这些趋势是真实存在的。
生物学家近期发现，在绝大多数动植物中，体型较大的个体比体型较小的个体繁殖更成功，无论它们是雀类、豆娘还是曼陀罗。
这种优势并非短暂的。自然选择可以在漫长的时间里稳定地驱动谱系向体型增大发展。例如，让大地颤抖的巨型恐龙，就是体型巨大在数千万年里持续占有优势的产物。
布里斯托大学的古生物学家大卫·霍恩说：“我认为它仍然很有效，而且比许多人多年来所说的要好得多。”霍恩和其他人认为，体型增大的趋势非常强大且持久，必然存在着强大的反向作用力。否则，我们将生活在一个巨人的星球上。
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一如既往，我希望文章能以一个醒目的大星号结束，并附注：“故事还有更多内容，但您必须访问 The Loom 才能看到。”
这种体型增大、被称为科普氏定律的观念，有着漫长而复杂多变的历程，这段历程深刻地反映了整个进化生物学科学多年来的变化。科普氏定律以美国古生物学家爱德华·德林克·科普的名字命名，他在 19 世纪末对北美化石进行了仔细研究。科普是第一代科学家之一，他们努力理解达尔文于 1859 年出版的《物种起源》。这本书的问世反响不一。一方面，达尔文在说服科学家生命是长期进化的方面取得了巨大成功，这得益于他搜集的大量证据——化石、胚胎以及现存物种的分布。但达尔文在解释生命进化的驱动力方面却不太成功。他试图否定拉马克流行的观点，拉马克提出了两种进化机制。第一，个体一生中获得的性状会遗传给后代。第二，生命包含一种神秘的力量，不断驱使它从低等的原始黏液向更高级的水平发展。达尔文几乎完全否定了这两种机制，转而提出了自然选择。
19 世纪末，这一论点不像第一个论点那样受欢迎。许多生物学家开始将生命视为进化的产物，但他们认为进化是各种拉马克主义的、长期的力量作用的结果。科普就是这些科学家之一。他观察了北美早期的哺乳动物——绝大多数是微小的生物——然后发现后来被更大的物种取代。他认为，这就是一种可以在数百万年内起作用的进化力量的证据，而且这种力量独立于自然选择。其他人在其他类群中也发现了类似的模式，例如珊瑚和有孔虫。
20 世纪中叶，进化生物学经历了一场被称为“现代综合论”的革命。科学家们开始理解基因如何突变，以及突变如何使自然选择成为可能。遗留的拉马克主义未能得到证明，并逐渐消失。生物学家仍然接受科普氏定律作为化石记录中的一个真实模式，但他们提出的机制与科普最初的解释不同。不再是某种神秘的长期趋势，而是老生常谈的自然选择在起作用。种群中偏爱体型较大的个体，经过数百万年，这种优势产生了越来越大的物种。
20 世纪 70 年代，一群年轻的古生物学家挑战了现代综合论的某些方面。他们否定了化石记录中的所有长期模式都可以被短期自然选择轻松解释的观点。科普氏定律成为他们喜欢攻击的目标之一。他们指出，即使自然选择不偏爱体型较大的个体，体型增大的趋势也可能出现在化石记录中。例如，小型物种可能更倾向于在物种大灭绝中幸存下来，因此更有可能形成新的物种大类。因为它们体型小，它们的后代在达到最小体型限制之前不可能变得更小。但它们在体型较大的光谱端有很大的空间。即使没有体型大的固有优势，该谱系也会逐渐变大。
尽管许多古生物学家参与了这场反叛，但斯蒂芬·杰伊·古尔德是其中最直言不讳的一位。他将科普氏定律作为嘲讽的重点，将其作为一个案例研究，说明我们主观的偏见（“越大越好”）如何塑造我们对自然世界的解释。从 70 年代到 90 年代，他有充分的理由为此感到不屑。科普氏定律的证据最终证明并不那么有力。或者更确切地说，推广科普氏定律的科学家没有对其进行严格的检验，以排除其他可能的解释。
我为本文撰写的文章考察了一些需要仔细考察的近期研究。令人惊讶的是，科普氏定律正在经历复兴。在迄今为止研究的大多数现存动植物种群中，自然选择对体型较大的偏好很强。在对化石记录进行的严谨研究中，恐龙和哺乳动物的谱系表明，在数百万年里，它们得益于自然选择进化出了更大的体型。
那么古尔德是错的吗？对，也不是。科普氏定律不像他声称的那样是一种“心理学的人工制品”。但其背后一定还有比自然选择偏爱体型更大的个体更复杂的原因。否则，我们将生活在一个巨人的星球上。在我的文章中，我提到了一些可能对科普氏定律起反作用的因素。其中一个我没有篇幅提及的因素，是古尔德非常关注的一个领域：物种选择。就像个体受到自然选择的青睐或不利一样，物种也可能经历自己的选择，有些物种会产生更多的后代物种，而有些则会灭绝。在体型方面，对个体有利的东西可能对物种不利。
物种选择的观点已被讨论了相当长一段时间，以解释为什么科普氏定律没有让一切都变得巨大。最近，一项关于化石的优秀研究支持了这一观点。加州大学洛杉矶分校的古生物学家布莱尔·范·瓦尔肯堡和她的同事们记录了巨大的体型如何导致北美两类犬科动物——今天狗和狼的古代近亲——走向灭绝。在这两种情况下，犬科动物在数百万年里进化出了更大的体型，但最终却走向灭绝。
正如范·瓦尔肯堡和她的同事在 10 月份的《科学》杂志上指出的那样，小型犬科动物可以依靠兔子大小的猎物和其他食物（如水果）获得足够的能量。但一旦犬科动物的体重超过 40 磅，它们就无法依靠这些食物生存。它们会花费更多能量去追逐猎物，而不是从捕食中获得能量。范·瓦尔肯堡认为，随着犬科动物体型的增大，它们转向捕食与自身体型相等或更大的猎物。与这一假说一致的是，范·瓦尔肯堡发现，随着这两类犬科动物体型的增大，它们的颌骨和牙齿也发生了进化。它们失去了臼齿，门牙变大，颌骨变得粗壮结实。这一转变将这些犬科动物推入了进化陷阱。如果它们的大型猎物灭绝了，它们就有饿死的危险。它们也无法重新进化出让它们祖先能够食用不同种类食物的通用型牙齿和颌骨。它们灭绝不是因为它们体型大，而是因为它们特化了。
我在这篇文章中采访过的科学家们对科普氏定律在未来几年将成为大量研究课题充满信心。他们现在拥有前所未有的工具来剖析长期趋势——从化石数据库到详细的进化树，再到复杂的统计方法。历经一个多世纪，科普氏定律仍然充满了生命力。
