进化的速度能有多快？科学家为我们揭秘

衡量进化的速度是很棘手的，但有些物种可以在几代人的时间内进化。

当查尔斯·达尔文在19世纪中期提出他的进化论时，他认为这个基本过程在地质时间尺度上发生得非常缓慢，需要数百万年。

但这是正确的吗？或者进化会发生得更快吗？那么，进化的速度能有多快？

首先，让我们来定义一下进化，这是一个物种的基因或外表随着时间逐渐改变的过程。驱动力是自然选择，在这种选择中，具有更多有益特征的个体生存和繁殖，并将这些特征传递给下一代。经过许多代，这被称为适应性进化。

法国国家科学研究中心和拉罗谢尔大学的进化生物学家蒂莫西·博内特（Timothée Bonnet）说，自然选择和适应性进化相结合，使“物种能够追踪其环境的变化”。

在加拉帕戈斯群岛达尔文雀类的著名例子中，不同物种在几十年内进化出不同的喙形和大小，专门以不同类型的坚果和昆虫为食。这一发现在普利策奖获奖书《雀喙：我们时代的进化故事》（克诺夫出版社，1994年）出版后引起了轰动。

然后是第三个组成部分：物种形成。这是指一个物种随着时间的推移分化成两个不同的物种。博内特说，这比适应性进化要慢得多。

到20世纪早期到中期，科学家们意识到进化发生的速度比达尔文想象的要快得多，利用自然选择理论，在短短7年的时间里就能让庄稼变得更美味，在几代人的时间里驯化狗。“我们让进化发生了，”博内特表示。“我们可以看到，在几代人的时间里发生的这种变化是相当戏剧性的。”

这种人工选择加速了进化，但这个过程能以多快的速度自然进行呢？

为了找到答案，博内特和一个国际研究小组分析了19种鸟类和哺乳动物几十年来的基因数据。他们发现，适应性进化的速度比之前估计的要快两到四倍。更具体地说，在完全稳定的条件下，每一代的存活率和繁殖率平均提高了18.5%。

这意味着，如果生存和繁殖减少了三分之一，适应性进化将帮助种群在三到七代内恢复。在20年或三代的时间里，大角羊的角比以前短了0.7英寸（2厘米），因为猎人的目标是那些角更大的羊。雪田鼠（Chionomys nivalis）在10年或8代的时间里缩小了0.1盎司（3克），可能是因为降雪的变化。

但在自然界中，条件永远不会稳定。

博内特说：“我们有种群在适应，但我们不知道它们在适应什么。”他解释说，环境变化、竞争、疾病和人类都可以引发快速进化。他补充说：“进化是为了稳定，或者至少是缓冲环境中正在发生的变化。”

博内特说，气候变化是适应性进化的另一个主要驱动力，但科学家们不太确定种群数量是否会跟上。随着气温、天气模式和海平面上升的变化，一些物种通过迁移到更凉爽的地方或适应更咸的环境来应对。他说，也就是说，环境恶化的速度可能比进化的速度更快。

“进化一直在发生，”乔治亚理工学院的进化生物学家詹姆斯·斯特劳德表示。

如果自然选择是强大的，那么“为什么事物不能一直快速进化?”斯特劳德想知道，这促使他发表了关于这个主题的研究。他和同事们发现，热带蜥蜴在短时间尺度（几代或几年）上的自然选择是非常动态的，但在较长时间尺度（数百万年）上却被抵消了 —— 导致几乎没有变化。

变化率

科学家是如何衡量进化速度的呢？密歇根大学的古生物学家菲利普·金格里奇（Philip Gingerich）发明了一种方法，使用了一种被恰当地称为达尔文的测量单位。他发现进化在较长的时间尺度上缓慢进行，而在较短的时间尺度上迅速进行。

布里斯托尔大学的脊椎动物古生物学家迈克尔·本顿告诉我们：“由于不断的环境变化，进化的速度可以快得惊人。”但他补充说，“时间尺度越短，速度就越快，而且这是在你对时间进行校正之后。”

斯特劳德和他在迈阿密大学的同事们，现在正在用非本地的绿鬣蜥作为快速进化的案例研究。众所周知，在迈阿密罕见的寒流期间，这种适应温暖的蜥蜴会被冻死，从树上掉下来。

斯特劳德说：“我们看到的是，有些人死了，但有些人活了下来，而那些活下来的人实际上可以忍受比我们之前测量的更冷的温度。所以这表明进化可能正在发生。”

化石记录也提供了一些线索。在三叠纪时期（2.519亿年前至20130万年前），二叠纪灭绝之后，大型海洋爬行动物鱼龙在不到300万年的时间里进化到巨大的体型 —— 比鲸鱼的进化速度还要快 —— 因为它们成为了海洋中的顶级掠食者。

博内特说，适应新环境、填补新生态位、躲避捕食者以及与其他动物竞争等因素往往会加快动物的进化速度。

博内特说：“也许答案是，如果有必要的话，一切事物都有能力进行极其疯狂的快速进化。”

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