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退化?進化?不如說是演化-《退化原來是進化》書評

活躍星系核_96
・2013/11/21 ・1792字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 577 ・九年級

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文 / 李讚虔

Evolution這個詞,有些人翻譯為「進化」,但在生物學中,其實翻譯做「演化」較為合適。因為evolution指的是生物為了適應環境變遷而在身體結構上(稱作性狀)做出的改變,有些性狀顯得更為強化,有的性狀因為派不上用場,便會停止發展或逐代但不連續性的褪去(簡言之就是隨機的退化)。因此,「進」與「退」其實都包含在evolution的範疇。所以,翻譯為「進化」,其實很容易被人所誤解,這也是出現「社會達爾文主義」的禍根之一。

《退化原來是進化》這本書藉由胚胎發生學來解釋所謂的「進化」與「退化」。許多生物在胚胎時期都長得極為相似,隨著發育的過程,各種生物的外形才逐漸拉大差異,雖然生物外形皆不同,但都有一個共同的起源。在Sean B. Carroll的《蝴蝶、斑馬與胚胎:探索演化發生學之美》一書中,則更清楚的說明了HOX gene family是控制生物胚胎發育過程中的關鍵。不論是昆蟲還是哺乳類,都有一套共有的「工具組控制基因」,來控制生物各部位的形態與樣式,這也使得演化發育生物學(Evo-Devo ,Evolutionary Developmental Biology)這個新學門誕生。

另外,在道金斯的《盲眼鐘錶匠》一書,也很明確地說出「看似完美的人類眼睛」還是有盲點的存在,接收到的其實是一個倒立的影像。跟烏賊的眼睛相較起來,反到像是個失敗品。這也說明了以大範圍尺度來說,生物的演化除了突變以外,是由其親代為樣本而逐漸做出改變,不是一下子就蹦出了一個複雜的結構。一個生物性狀如果更有利於這個物種的生存,則這一性狀,就有機會繼續保存給下一代或甚至於在下一代表現得更為強化。

痕跡構造(如:盲腸與智齒)看來似乎是因為對生物體起不了多大的作用,而導致在外型上逐漸變得可有可無的構造。如同細菌在沒有抗生素的壓力之下,會逐代的失去抗藥性一樣。不過,目前也開始有些理論提出,這些殘存的器官,或多或少也具有一些功能,例如:〈歐! 我偉大的 appendix!〉一文也指出盲腸可說是腸道菌的避難所,可以提供腸道益菌生長並且成為腸道菌的補給站。因此,在許多哺乳動物體內還能找得到這樣子的構造。雖然,現在的生物還有不少功能不甚清楚的性狀特徵,與其他生物比起來似乎是退化了,但他們仍舊存在,可能也代表著它仍具有某些未知的功能,值得更進一步的探討。

在了解生物的演化之後,知曉人類本身的身體結構不僅發生了許多異於其他生物的有利演化,如:腦容量增大,手指有利於抓握…等,讓我們能有異於其他生物的智慧與文化;身體同時也充滿了許多演化的痕跡構造,抑或是有些構造與其他生物有同樣的功能,只是外形與位置稍做了一些變化。我們都可以從中了解,生命自數十億年前誕生後,經歷長久歲月的演化,才使得我們有今日的樣貌。這樣的一個「自然遺產」其精密與協調的程度,也引起了許多科學家想競相模仿,而產生了一個學門「仿生學」(Bionics)。由此可見,人類的科技日新月異,而生物的演化也歷時久遠,但目前演化的結果仍是人類科技努力達成的目標。

本書作者圖文並茂地以比較解剖學的角度來說明生物演化的過程,以及在身體特徵上是如何的發生演變。整本書的內容主要是以哺乳類動物來做為主題來書寫,文章是由很多的小篇章構成,但內文可謂字字珠璣。所以,本書雖然不厚,但內容的確很充實。

看完本書後,讓我想起了除了哺乳類,其實生物還有很多的本能,在生物演化的過程中,逐步的消失了,例如:人類一直追求所謂的「長生不老」,這對許多單細胞生物而言,卻是輕而易舉的事,它們生活的方式就是從小細胞開始吸收營養→長大→分裂(分裂之後又從小細胞開始,如此周而復始),像這樣的一個全能細胞,分裂之後,又成為一個新生的細胞了。但是,隨著生物的構造越複雜,細胞開始進行專業化的分工,加強了生物體運作的效率,使得細胞內某些基因被關閉了,某些基因活化後並受到嚴密的控制,使得這細胞分化全能性的能力也就慢慢消失。例如:海星,渦蟲…等等,雖然其自我複製的能力很強(對切後兩邊都能再生成新個體),但是,其長生不老的能力卻失去了,最後仍會自然地走到生命終點。由此看來,生命沒有所謂的完美。癌細胞,是人體內的一種長生不老的細胞,但人體內卻有許多的控管機制,來抑制這種長生不老的細胞產生。否則,人體必然遭受這長生不老的細胞摧毀。行文至此,您是否會對大自然的神奇,更加的敬佩呢?


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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia


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「你不要過來啊!」蜘蛛為了在交配中保命,竟然把自己給射出去了!

Peggy Sha
・2022/05/18 ・1686字 ・閱讀時間約 3 分鐘

自然界中,充滿了不少為了交配而「慷慨赴義」的勇者,像是:螳螂、蜘蛛等等,在激戰中或激戰後,雄性會變成配偶的盤中飧,如此一來,不僅可以延長交配時間、增加受精機率,還能為雌性提供養分,讓後代更有機會健康快樂地成長!(讓我們感謝飛天小爸爸的努力!)

「性食同類」不僅可以延長交配時間、增加受精機率,還能為雌性提供養分,讓後代更有機會健康快樂地成長!圖/Pixabay

這種現象呢,被稱之為「性食同類」(sexual cannibalism),通常是雌性吃掉雄性的比例稍微高一些。

但正如俗話所說,「生命會自己找到出口」,竟然有雄性蜘蛛靠著把自己「射」出去來保下一命!今天,就要來為你講述,隆背菲蛛(Philoponella prominens)的噴射故事。

交配到一半就彈出去了?超離奇高速彈射之謎!

這次的主角隆背菲蛛呢,是一種原產於日本、韓國等地的社會性動物,過去驚人的成就包括:能夠一次聚集 300 多隻同伴,共同編織出一片大網。

至於牠們超強的彈射能力又是如何被發現的?原先,來自湖北大學的張士昶副教授與團隊正在研究隆背菲蛛的性行為,卻忽然發現了一個超離奇現象:完成交配之後,雄蛛居然會猛然彈開,「biu」地一下就飛得老遠!

這驚人的過程可說是快到不可思議,最高紀錄達到一秒 88.2 公分,別說是肉眼,就連普通相機都沒辦法正確紀錄下細節。

這個現象立刻引發了研究團隊的好奇心,那麼接下來該怎麼辦呢?當然是:交配大戰看起來!

射,還是不射?這是個攸關性命的問題!

為了進行研究,團隊總共觀察了 155 次交配行為,並在其中 152 次中觀察到了這種超高速的彈射情形。你可能會很好奇,那剩下的 3 次呢?嗯……那 3 隻隆背菲蛛沒有成功彈射出去,交配後就成了配偶的大餐了。

什麼?沒彈掉就會被吃掉?這究竟是巧合還是命運的安排?

研究人員決定出手人為干預一下,他們選了 30 隻隆背菲蛛,然後想辦法阻止牠們彈射,結果發現:「彈射=保命」,要是你射不出去,那你就逃不過配偶的大口,注定要變成人家的晚餐。

要是隆背菲蛛彈射失敗,那就逃不過配偶的大口,注定要變成人家的營養來源。圖/Pixabay

相反地,如果成功彈出去了,那麼,你不但可以保命,也多了再次交配的機會。嘿,沒錯,牠們彈出去後還會再爬回來交配,再彈、再爬、再交配,就如此反反覆覆。(當然啦,有時也會在過程中不小心弄掉一些身體部位,比如一兩支步足。)

想要成功噴射,你需要一對強壯的步足!

至於為何隆背菲蛛能變成這樣的飛天小蜘蛛呢?秘密就藏在牠們的步足中。研究團隊發現,雄蛛們會將第一對步足抵在雌蛛身上,一旦交配完成,就用力蹬腳彈射出去。

根據實驗,科學家們發現這對步足可說是噴射與交配關鍵,少了一支都不行,只要沒有這對秘密武器,雄蛛只會停留在求偶階段,但不會真的跟雌蛛交配。但如果掉的是其他幾支腳,那可完全不會影響交配過程,還是能順利完成生育大計。

而這對秘密武器最強大的地方,其實是來自液壓;只要蜘蛛擠壓胸部的肌肉,便可以將其中的體液注入特定關節(tibia–metatarsus joint),透過液壓來伸直步足、產生彈力。

沒想到吧?為了在交配中保命,隆背菲蛛還得運用到流體力學,是不是很有趣呢?

參考資料:

Male spiders avoid sexual cannibalism with a catapult mechanism: Current Biology
These male spiders catapult away to avoid being cannibalized after sex
Watch These Male Spiders Jump Like Hell to Avoid Being Eaten After Sex
This Male Spider Catapults Itself Into the Air to Avoid Sexual Cannibalism | Science| Smithsonian Magazine
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Peggy Sha
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曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。