
我在美国东北部长大,一直以为那些真正奇特的生命形式都生活在别处——也许是亚马逊雨林,或是深海。但我们至少有一个可以引以为傲的奇特生物:星鼻鼹鼠。它的“星”实际上是鼻子上伸出的22个肉质触须。很长一段时间里,人们并不完全清楚鼹鼠用这个“星”做什么。鼹鼠寻找食物(幼虫、蠕虫以及它们隧道里的其他生物)的速度非常快,以至于一些科学家曾推测,这个“星”能够探测到动物的电场。
那个想法并没有被证实,但真相也同样奇特。正如我在《纽约时报》明天的文章中写到的,这个“星”是已知最敏感的触觉器官。它布满了25,000个触觉神经器官,这些器官将感觉传递到100,000根粗大的神经纤维(比你整只手都多)。然后,这些神经将信号传送到大脑,大脑的大部分区域都致力于解读“星”所感觉到的信息。正如范德比尔特大学的Ken Catania在《自然》杂志本期发表的一篇论文中报道的那样,这种强大的神经连接带来了创纪录的速度。一旦星鼻鼹鼠接触到食物,它只需五分之一秒就能将其吞下。(文章中还包含了一张连续画面,展示了这些进食场景。)
正如《泰晤士报》的一些读者可能会注意到,这篇关于鼹鼠的文章刊登在科学版,而就在一天前,观点版刊登了一篇评论文章,宣传“智能设计”。利哈伊大学的生物学家Michael Behe声称,进化生物学家尚未提出关于自然界中复杂事物如何进化的假说。鉴于这种所谓的解释不足,以及生物学中所谓的显而易见的“设计”迹象,Behe得出结论,生命一定是“智能设计者”的产物。
Behe是错误的。事实上,进化生物学家已经为许多复杂系统构建了假说,并发表在顶尖的同行评审生物学期刊上。 免疫系统就是一个例子,我在十二月份的博客中讨论过。星鼻鼹鼠的“星”是另一个例子。Ken Catania关于其起源的假说始于一个观察,即这个“星”并非一开始看起来那么独特。它使用的触觉器官(称为Eimer器官)在其他鼹鼠的鼻子上也有,尽管密度要低得多。更重要的是,海滨鼹鼠(星鼻鼹鼠的近亲)的鼻尖有一些小小的、管状的膨胀物,在胚胎时期看起来像星鼻鼹鼠的“星”。
Catania认为,“星”是在类似海滨鼹鼠的祖先身上进化而来的。鼻尖的膨胀物变得越来越大,神经变得越来越密集,大脑也分配了更多空间来处理“星”的信号。根据Catania的说法,自然选择偏爱这一趋势,因为星鼻鼹鼠从干燥的栖息地迁移到了湿地,而湿地里充满了小型昆虫幼虫。除了蚯蚓或蟋蟀等大昆虫外,星鼻鼹鼠还将这些小型猎物纳入了它们的食谱。“星”在星鼻鼹鼠完全进化成今天的形态之前很久就提供了好处。星鼻鼹鼠的进食速度越快,它们每秒就能摄入更多的卡路里。
Catania的假说考虑到了他和其他人收集到的关于星鼻鼹鼠的所有证据——它们的行为、“星”的微观结构、它们大脑的构造、它们的生态学,以及在近亲鼹鼠身上的相同证据。它建立在科学家们对变异、遗传和自然选择的已有认知之上。作为一个假说,它可以通过对星鼻鼹鼠及其近亲的进一步观察来检验。而这正是Catania正在做的。
至于将“智能设计”应用于解释星鼻鼹鼠的相应发表论文,它们并不存在。我能找到的最接近的资料是一些来自Answers in Genesis的评论。他们在网站上声称Catania的假说不可能正确,因为它基于“已被证伪的胚胎发生重演理论”。这一说法基于这样一个事实:19世纪的生物学家Ernst Haeckel为了符合自己关于进化方向的观点而篡改了一些胚胎图片。尽管如此,今天的科学共识——基于Haeckel时代以来一个多世纪的研究——认为胚胎发育方式的改变可以导致戏剧性的进化变革(这里是对当前理解的一个很好的概述)。
Answers in Genesis的网站接着问道:“为什么一个‘原始’哺乳动物会突然开始发展出如此特化的附肢?如果它在没有‘星’的情况下就已经成功地捕食食物,那么‘星’的进化‘触发点’是什么?” Catania已经阐述了他假说的这一部分:星鼻鼹鼠的祖先进入了湿地,在那里,有助于它们捕食昆虫幼虫的变异可以使它们获得更多食物,并提高它们的繁殖几率。生活在干燥土壤中的其他鼹鼠物种没有这种动力。此外,脆弱的“星”在与其它鼹鼠挖掘的坚硬隧道摩擦时可能会受损。
这些是Catania和我采访过的其他科学家不为Answers in Genesis或Michael Behe的说法所动的原因(他们所激发的同行评审论文数量不足就是证明)。相反,这些科学家感到兴奋的是,他们在研究不同复杂性状起源时所发现的共同主题。例如,考虑一下适应性免疫系统。我不会在这里详细介绍关于它如何进化的最新想法(我已经在这里讨论过了)。但我会指出,它似乎遵循了与星鼻鼹鼠相同的轨迹。它并非凭空出现。该系统的部分组成——包括器官、细胞和受体——在数百万年前就已经存在,而且通常服务于与今天不同的功能。然后,这些部分被修改,以新的方式连接在一起,并逐渐形成了今天的形态。星鼻鼹鼠以及许多其它复杂性案例——包括人工生命——也是如此。
为了充分披露,在结束这篇帖子之前,我必须承认,在撰写本文时,复杂性的进化并不是我唯一发现的引人入胜之处。为了寻找与星鼻鼹鼠进食速度相比较的对象,我最终访问了国际竞技性饮食联合会的网站。你知道有人保持着吃芝士蛋糕的纪录吗?九分钟吃掉十一磅。这才是奇特的。













