從水中暢游的魚和鯨，到天空中翱翔的鳥和龍，我們總是看到相似的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在缺乏親緣關(guān)系不同的物種身上——這被稱為趨同進(jìn)化。
趨同進(jìn)化是進(jìn)化中最有趣的那一類現(xiàn)象，我們已經(jīng)頻繁地接觸過這些內(nèi)容，今天我們將從一些熟悉的生物身上，再次體會其中的深刻意義。
－文字稿－
我們此前在討論進(jìn)化的方向時，提及過趨同進(jìn)化的概念，也就是在相似的選擇壓力下，原本不同的生物會進(jìn)化出相似的結(jié)構(gòu)。
趨同進(jìn)化最經(jīng)典的選擇壓力來自流體力學(xué)。在海中，泥盆紀(jì)以來的頭足綱和魚類、三疊紀(jì)的魚龍類、白堊紀(jì)的滄龍類，新生代的鯨類，還有現(xiàn)代的潛水艇，分別源自幾個親緣極遠(yuǎn)的類群，但能否克服流水的巨大阻力決定了它們能否以快速高效地游泳，結(jié)果使它們?nèi)及l(fā)展出了輪廓平滑，前粗后細(xì)的流線身材。
空氣的阻力要小得多，所以陸生動物即便要快速運(yùn)動也很少有流線身材，但滑翔的能力無疑大大增強(qiáng)了樹棲動物覓食和避敵的能力。于是嚙齒目的鼯鼠、皮翼目的鼯猴、雙門齒目的袋鼯，前后肢之間的皮膚都擴(kuò)張成了寬大的翼膜，而蜥形綱的肋骨不被胸骨連鎖，所以飛蜥的不但有翼膜，翼膜中還有肋骨支撐，就更像傘了——可惜，道高一尺魔高一丈，天堂金花蛇盡管沒有四肢，也能用肋骨撐起降落傘，能追著它滑翔100米。
但降落傘也未必都是體側(cè)的翼膜，華萊士飛蛙就是最經(jīng)典的例子：它們的掌極其大，跳躍時攤開就是四面降落傘，輕松滑翔十幾米，憑著這樣好的手腕，它們生活得非常高，一輩子都不下地，連產(chǎn)卵都在樹上。
甚至更加極端的——很多植物需要用風(fēng)力傳播種子但茂密的森林密不透風(fēng)，于是某些植物長出了帶有滑翔翼的種子——比如葫蘆科的翅葫蘆（Alsomitra macrocarpa），種子質(zhì)心前傾而兩翼平展后掠，能像翱翔的禿鷲一樣乘著上升氣流盤旋良久，抵達(dá)遙遠(yuǎn)的新家。
滑著滑著，一些肌肉發(fā)達(dá)的動物就開始飛了：主龍類的翼龍小拇指極端延長，將體側(cè)的翼膜拉長成了翅膀，是第一種會飛的四足動物；而最后一種會飛四足動物是哺乳類的蝙蝠，它們四根手指一起伸長，掌膜和翼膜連成了一體；而在這之間，一部分樹棲獸腳恐龍的食指和中指延長了，它們雖然沒有翼膜，卻有炫耀第二性征的大型羽毛，順勢就進(jìn)化出了獨(dú)特的羽毛翅膀。
就這樣，我們看到了三種殊途同歸，結(jié)構(gòu)極其類似的飛行動物
提起蝙蝠，人們會想到回聲定位——夜間飛行的食蟲蝙蝠能鳴叫出相當(dāng)高頻的超聲波，而在收集回聲的過程中，蝙蝠們又發(fā)生了一種局部的趨同進(jìn)化：溝回的結(jié)構(gòu)能像凹面鏡一樣匯聚不同方向的聲波，幫助辨別聲音的方向，這樣在哺乳動物的耳廓上最明顯，而蝙蝠的鼻翼也同樣發(fā)展出了這些溝回，整個腦袋就像一個天線陣列，以至于回聲來自什么種類的昆蟲都能聽出來了。
凹面鏡不僅可以匯聚聲波，也可以匯聚光波——我們曾在眼睛的進(jìn)化中了解過不同類群的動物是如何不約而同發(fā)展出了凹面鏡式的眼睛，特別是脊椎動物凹陷的眼睛來自神經(jīng)管的，軟體動物凹陷的眼睛來自體表，卻又在日漸精確的視覺需求下不約而同進(jìn)化出了帶有晶狀體的折射眼，解剖結(jié)構(gòu)驚人的一致。
那么更加驚人的是，動物們還進(jìn)化出了狀如眼睛的聲學(xué)結(jié)構(gòu)：在水中搜尋魚類的齒鯨恰似要在黑夜搜尋昆蟲的蝙蝠，聲波也比光波好用——但水中生活不能張嘴呼叫，必須用別的方法聚攏的聲音才能實(shí)現(xiàn)定位，于是我們看到，它們渾圓肥大的人中里埋著一團(tuán)凸透鏡狀的脂肪，稱為鯨蠟，它們鼻腔里的咕噥聲會像光束穿過晶狀體一樣在其中折射匯聚，然后向著正前方集中發(fā)出——這整個過程，恰好就是眼睛視物的光路可逆。
當(dāng)然須鯨也絕非不值一提，它們持續(xù)性地吞咽海水，再濾除其中的小魚小蝦，一排排的鯨須就是這種進(jìn)食方式的專門結(jié)構(gòu)，也是趨同進(jìn)化最經(jīng)典的例子：在陸地上，火烈鳥上頜長滿梳子，唼喋著濾食著鹽湖中的節(jié)肢動物，南翼龍的下頜也有發(fā)達(dá)的濾須，一定能像笊籬一樣從水里撈取浮游動物；在海洋里，這越發(fā)是最常見的進(jìn)食模式：構(gòu)造篩網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)，從持續(xù)的水流中獲取食物，我們將此成為濾食者——那是一個講過一半的故事了。
至于趨同進(jìn)化本身，這個故事才剛剛開頭呢……
本文系網(wǎng)易新聞·網(wǎng)易號“各有態(tài)度”特色內(nèi)容
聯(lián)系客服
