生命，从封闭走向开放（一）：从物种到生态原创 Truman 野生思想实验室 2022-04-11 00:01 收录于合集 #生物学4 #进化论2 #生态系统1
前面的文章中，我们先谈到“生命在于分离”，需要建立起一层屏障将自身与外界隔离起来。 然后，我们又谈到“生命需要开放”，说生命不能完全封闭，需要引入外部的负熵才能运转。 两者看似矛盾，其实道法自然。 因为，生命，就是封闭与开放结合的艺术。 具体而言，生命，以封闭为前提，以开放为彼岸。生命的初阶，需要封闭；生命的高阶，在于开放。 生命，就像上图的“破茧成蝶”一样，是一个从封闭走向开放的旅程。 进化的四因素 生物学家王立铭说，进化论的公理体系包括：可遗传的变异、生存竞争、自然选择、生殖隔离四个基本因素。
进化的四因素 “可遗传的变异”源源不断的制造不同的生物个体，“生存竞争”和“自然选择”则从中挑选一小部分能够适应环境、生存繁衍的胜利者。 但是，地球上之所以形成如此形形色色的丰富物种，还需要最后的一步——“生殖隔离”。 因为，是否形成生殖隔离，是区分同一物种的重要标志。 同一物种间，通过生殖交配可以生育健康的后代，保证物种的延续。 如果是不同物种，就算让它们彼此交配，也不能产生可繁衍的后代。 比如，马和驴就是不同的物种，因为它们虽然交配后能够生出骡这个后代，但是骡没有生育能力。这说明马和驴之间已经形成了生殖隔离。 狮子和老虎也是这样，虽然他们能够交配生出狮虎兽，但是狮虎兽也没有生育能力，狮子和老虎也是不同物种。
骡子和狮虎兽 人类却不是这样。虽然不同人种肤色、个体差异很大，但是生育出的后代拥有正常的生殖能力，人种之间并没有产生生殖隔离。 所以，不论是白种人、黄种人还是黑人，整个现代人类都是一个物种。
现代人类都是一个物种 就这样，生殖隔离完成了进化论四要素的最后一环，王立铭对此说： “四要素环环相扣、首尾相连，就像坦克的履带一样持续传动，解释了生物如何从一致中产生差异，差异又如何被固定下来，最终形成地球上千变万化的生物特性。” 地理隔离，生殖隔离的前提 生殖隔离如此重要，它是怎么形成的呢？ 进化论告诉我们，一个物种要实现生殖隔离，往往先要经历地理隔离。 地理空间的物理隔离，成为了阻止基因变异自由扩散的天然屏障，将此物种的基因库与其他物种隔开。 在距离南美大陆超过1000公里的南太平洋加拉帕格斯群岛上，有很多特别的鸟类，有鼎鼎大名的达尔文雀，也有大家不那么熟悉的嘲鸫，也叫“反舌鸟”（mockingbird）。
加拉帕格斯群岛上不同的达尔文雀 达尔文发现，加拉帕戈斯群岛上的嘲鸫，不仅与大陆的不一样，而且群岛上三个独立小岛上的嘲鸫，也各不相同。 原因就在于“地理隔离”。 几万年前，一阵狂风把大陆的一群嘲鸫刮到了远离陆地的加拉帕戈斯群岛。这时，大陆和小岛上的嘲鸫没什么区别。 但群岛和大陆环境毕竟不同。 对此，王立铭说道，这两群鸟从此被放到了两个不同的自然选择漏斗中反复筛选。慢慢的，两个群体就会分别积累出一些适应当地环境的基因变异，这些变异可能相同，也可能不同。 更重要的是，上千公里的海洋构成了一个天然的地理屏障，让群岛的嘲鸫和大陆的嘲鸫再也没有机会交配繁殖。这样一来，两群鸟产生的基因变异就进入了一个单向的“漏斗”，无法扩散，只能各自独立积累。 足够长的时间后，积累的基因变异多到一定的程度，两群鸟就会呈现出显著的生物学特征差异，比如体型大小、嘴巴形状、行为习惯等。 当这些差异大到一定程度，即便两群鸟再有机会相遇，也没有能力交配和繁殖后代了。到这个时候，新的嘲鸫物种就正式形成了。
加拉帕戈斯群岛上的不同嘲鸫 不多说，群岛内部几个岛屿之间的嘲鸫，也遵循同样的进化规律。 生殖隔离，新物种的诞生 加拉帕戈斯群岛上嘲鸫的案例表明，地理障碍的存在，阻止了基因变异的自由扩散，两个生物群体分别仿佛进入了不同方向的“漏斗”，只能独立进化。 而独立进化的时间足够长，彼此间的差异大到无法再交配和繁殖，新物种就形成了。 再看全球其他地方：
这些都是地理隔离最后变成生殖隔离的案例。
从地理隔离，到独立演化，最后完成生殖隔离。 看着生殖隔离的演进路径，我的右脑出现一幅感性的画面： “本来亲密无间的两个人，结伴走在同一条道路上。后面到了一个分叉口，意外将两人打散，各自只能走向了不同的方向，两人越走越远。 这样过了好几万年，经过无数个轮回，两人在各自路上升级打怪，变化巨大。 最后，分叉的两条路又重新汇合，但是经历万千的两人重新碰面时，已经辨认不出对方曾是同类，彼此已经成为陌生人。”
这听来是一个悲伤的故事，但是悲伤却不是这个故事的结局。 “相濡以沫，不如相忘于江湖”，恰恰是生殖的绝对隔离，才标志着新物种的完全诞生。 生殖隔离完成后，即使再将这些物种的物理距离打开，他们自然交配也不会产生新的可繁衍后代，这就是骡子、狮虎兽不能生育的原因。他们已经完全形成了自己的物种，不用再用外部的封闭把他们物种之间的屏障隔开。
生殖隔离，让物种与物种之间真正区别开来，生物多样性就此爆发。 就这样，分离的形式从有形到无形，从初阶到高级，最后形成了我们五彩斑斓、物种丰富的地球生态。 开放协作的生态系统 物种形成需要封闭隔离，但是不同物种构成的生态系统却呼唤开放协作。 下面这个图片是一颗生态球。
生态球 一个盛满水的玻璃球，直径大概20厘米左右，里面有绿藻、浮游植物、小虾米，还有一些碎石子儿铺在底部。 一盆绿萝没有人照顾，最多几个星期就会枯死。而生态球没人照顾，它的寿命却可以维持两到三年之久。 不可思议吧！这就是生态系统的力量。
就这样，在这小小的空间里，绿藻、浮游植物、虾米、微生物占据着不同的生态位。它们相互开放、彼此协作，成为彼此生命中不可缺少的一环。 这个生态球，就是一个微缩版的生态系统。 亚马逊雨林，自然界的清明上河图 看完小生态，我们再来看地球上最大的生态系统之一。 亚马逊河是世界水量最大的河流，流域面积达南美洲的1/3，蓄水量是排在其后的10条河流的总和。而亚马逊热带雨林，是地球上最具代表性的生态系统，具有最多的生物多样性。
据《BBC自然探索系列》介绍： “在最新统计出的地球上大约870万种植物和动物物种中，有一半以上生活在热带雨林；25000平方米的亚马逊雨林就包含了1000多种树木，而整个不列颠群岛还不到100种。 热带雨林是地球的肺，它将二氧化碳转化为氧气，这对维持几乎所有生命的生存都至关重要。 亚马逊地区拥有200多万种昆虫、40000种植物、400多种哺乳动物和1300种鸟类——这儿的鸟类比整个北美洲和欧洲的还多。”
亚马逊热带雨林的各种动物 这里有巨大的丛林迷宫、有铺天盖地的王莲、有“五肢”摇摆的蜘蛛猴、有飞翔的蜥蜴、以花为生的蜂鸟、有翩翩起舞的极乐鸟、结对而行的河豚、有顶级的捕食者美洲豹…… 如此多样的物种，它们共生于一个地方，水里、地上、树上、空中，物种之间上演着无言残酷的丛林法则，彼此却又相互依赖、开放协作，形成看不见的生态系统链条。
生态系统链条 像亚马逊雨林这种物种丰富、盘根错节的生态系统具备相当的抗打击能力，哪怕是历经一把大火，过几年又是生机勃勃。 看着这野蛮生长的热带雨林，我不由感叹：这不就是一幅自然界熙熙攘攘的清明上河图吗？
小结 封闭孕育了单一物种，众多的单一物种彼此开放协作，带来了多样复杂、循环稳定的生态系统。 自然世界，就这样从封闭走向开放。 |
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