自然选择无法解释这种虫子的奇怪角

自然选择无法解释这种虫子的奇怪角

角蝉( Membracidae )在大多数方面都没有什么特别之处。除了南极洲以外,这种蝉( Cicadoidea )和叶蝉(Cicadellidae)的近亲在世界各地都有分布,大约有 3,200 种。每只角蝉的体长在 2 到 20 毫米之间。它们的寿命为几个月,在此期间它们以汁液为食。它们具有一些社会特征,但没有与其他社会昆虫区分开来的非凡能力。

角蝉的不同之处在于它们的头饰。每个物种都有自己独特的大型华丽头盔模型,昆虫学家称之为前胸背板。有些看起来像刺,有些像叶子或蚂蚁。还有一些形状怪异,牛津英语词典都无法给出名字。即使是皇室婚礼上的帽子也比不上这些头盔的奢华。而且,与那些公主和公爵夫人不同,角蝉必须每天 24 小时戴着帽子,从出生到死亡。

从选择论的角度来看,角蝉的头盔很难成立。拖着头盔四处走动会增加相当大的能量负担,所以它应该发挥一些重要的作用。它有什么有用的功能呢?求偶,当涉及到夸张的特征时,通常被怀疑是求偶,由于缺乏性别二态性,这种功能被消除了。两种性别的头盔分布相同;人们只能通过生殖器来区分雄性和雌性。空气动力学,另一个可能的功能,违背了常识。虽然有些头盔是流线型的,但另一些显然不是。而且,无论如何,额外的重量对飞行是有害的。伪装是一个更有力的选择,但也存在问题。即使在头盔的形状或颜色适合环境的情况下,具有相同颜色和相同形状的不戴头盔的昆虫也会更适合隐藏,因为它们只有一半大小或更小。在没有较小的模仿者的情况下,可以合理地推断头盔不是一种反捕食工具。

丹尼尔·米洛的新书《足够好》现已发售。图片来源:哈佛大​​学出版社

那么,头盔是干什么用的呢?Benjamin Prud'homme 和 Nicolas Gompel 根据他们对角蝉的仔细研究给出了答案:什么也没有。基于头盔是第三对失去原有功能的翅膀这一发现,他们转向了达尔文关于退化器官的论点。头盔“说明了一种结构或器官在脱离了其原有功能后,如何‘任由各种生长规律自由发挥’……并为形态多样化提供了新的基础。”但与人类阑尾、蟒蛇骨盆和鲸鱼腿骨等典型的退化器官(它们会随着时间的推移而退化)不同,角蝉的头盔不断进化,规模庞大。有些头盔的尺寸是其所附着身体其他部位的两倍或三倍。角蝉证实了 Romanes 的观察,即区分物种的特定特征可能对科学家有用,但对物种本身却毫无用处。

这位吝啬的会计似乎在值班时睡着了 3200 次。我们不能把这种结果归咎于大自然对过度的偏爱。这种偏爱只适用于对物种重要的特征,而不适用于退化器官;如果保存对生存没有影响,就不需要安全因素,因此也不会增加失控生长的可能性。退化器官应该萎缩,而不是扩张。然而从长远来看,出于难以理解的原因,更大、更怪异的东西占了上风。结果是艺术杰作,但从选择论的角度来看,它们纯粹是异端邪说。三千多无用之物?这是很多例外。

围绕头盔的大问题是我们以前遇到过的。如此多的物质如何能够生存下去?这个无用、超重的物体如何符合 18 世纪法国解剖学家玛丽·弗朗索瓦·泽维尔·比沙特对生命的定义:“抵抗死亡的功能集”?我们不必怀疑角蝉的求生意志。正如巴鲁克·斯宾诺莎所说:“每件事物,都尽其所能,努力坚持存在。”思考这个问题的另一种方式是认识到生物体抗拒变化,最终的结果就是死亡。变化会得到负反馈,使系统恢复平衡,而正反馈则会使系统远离原始平衡。

有三种机制可以共同解释这种坚持在生物体中是如何起作用的:促进变异、体内平衡和反应规范。促进变异肯定了 30 亿年的自然选择,随后是 4 亿年的风险、愚蠢和其他特殊发展;体内平衡保护生物体的内部环境免受外部和内部干扰;反应规范意味着每个基因型都可以产生一系列表型而无需新的遗传变异。总的来说,这些机制形成了一个自然的安全网,让平庸者得以生存和发展。4 这一理论理所当然地认为两次进化之间的区别是理所当然的。在第一次进化中,发生在地球生命 30 亿年的过程中,竞争中的适应产生了生命本质的根本变化。在第二次进化中,安全网是如此强大,以至于所有物种都足以生存下来,并尝试在大小、形状和其他外观方面进行选择性中性变化。

我要强调的是,这个安全网理论只是一种理论。我无法证明它解释了我们对自然的观察,但我相信它为主流智慧提供了有益的补充,填补了其空白。

显而易见,自然选择在这一理论中扮演着关键角色:它是安全网背后的工程师。但这一角色“仅”持续了 30 亿年。自中寒武纪以来,正向选择已沦为建筑师和设计师的角色,而自然淘汰(自然耐受性)则占主导地位。CCCP 和体内平衡通过选择过程得到固定和优化,之后物种可以自由地改变外观和规模。在伯吉斯页岩中发现的化石(可追溯到 5.08 亿年前)具有极其多样的身体形态,证明了固定基础设施的力量。安全网如此强大,以至于基因彩票可以产生各种可持续的偏差。角蝉的头盔证明,偏差必须非常极端,正如我们的题词所说,“才会宣判不适,并受到灭绝的惩罚。”安全网是大自然对最适者和平庸者的保证。卓越不会造成伤害,也没有必要。

即便是平庸之辈也足够优秀了。大自然的安全网当然使人类受益。但我们也有自己的特殊之处,因为我们赢得了生命的最终决定权。我们必须比其他人更有优势。如果我的论点成立,那么这种优势不是被选择的。我们的胜利是由一个施加巨大选择负担的器官赢得的,无论如何,在竞争无休止的地方,没有人会获胜。

摘录自丹尼尔·S·米洛 (Daniel S. Milo) 所著《足够好:自然和社会对平庸的容忍》,由哈佛大学出版社出版。版权所有 © 2019 哈佛大学校长及研究员。经许可使用。保留所有权利。

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