无用之美：你所不知道的协同演化秘密-资讯-知识分子

无用之美：你所不知道的协同演化秘密

2022/07/11

导读

每一种复杂的装饰器官，都是与同样复杂的审美能力协同演化的结果。

撰文｜陈水华（浙江省博物馆馆长、研究馆员）

编辑｜马修

美不会无中生有，也不可能一蹴而就。从雏菊含苞，到百花齐放，从幼雉试声，到百鸟争鸣，需要一个过程。鸟类的羽毛，不可能一开始就这么缤纷多彩，孔雀的尾巴也不可能一开始这么华美壮观。我们今天遇见的所有的美，都有一个演变的过程，那么，这个演变是如何发生的呢？为了解答类似孔雀尾巴无用之美的困惑，达尔文提出了性选择理论。然而，150多年以来，性选择理论一直饱受争议。争议主要集中在两个方面：性选择与自然选择的关系，以及性选择的机制[1-2]。即便如此，性选择驱动了动物装饰器官和炫耀特征的演化，这是毫无疑问的。尤其是近三十多年的研究进展，已经清楚地表明，美的多样性，是由审美者的审美趣味驱动的[3]。这里所说的美，指的是现实世界中美的性状（trait），而审美趣味，又被称为审美偏好（preference）。美的性状和审美偏好之间存在一个协同演化的过程。

©️Photo by Harshitha B J on Unsplash

协同演化（coevolution），又称为协同进化，是进化生物学中一个核心概念，通常是指两个物种或者一对关系，在演化过程中互相影响，造成双方的性状共同演化的现象。具体说，一个物种的某一特性由于回应另一物种的某一特性而演化，而后者的该特性也同样由于回应前者的特性而演化。两个物种的关系，可能是对抗的关系，也可能是协作的关系。

巢寄生是对抗关系协同演化的典型案例。世界上有一些鸟类，自己并不筑巢，而是把蛋下在别的鸟的巢里，由其他鸟代孵、代养，自己则坐享其成。这种行为，被称为巢寄生。杜鹃就是其中最声名显赫的巢寄生鸟类。在繁殖季节，杜鹃们会在寄主亲鸟离巢的空档，在巢中下一枚自己蛋。这枚蛋会在外形上尽量模仿寄主的蛋，所以寄主一般不容易发现。杜鹃的蛋总会在寄主蛋的前一天孵化。而且，刚孵化的杜鹃雏鸟有一项特殊的本领：把寄主的蛋全部拱到巢外，只留下自己独享养父母的恩宠。这一步几乎是必需的，因为杜鹃的个体往往比寄主大很多。如果和寄主的亲生孩子一起抚养，不仅无法保证成长的营养所需，而且外形差异太大，也容易露馅。在养父母的辛勤养育下，杜鹃雏鸟茁壮成长，开始羽翼丰满。这时，杜鹃亲鸟会再次光临，把自己的孩子带走，而养父母最后落得一场空。巢寄生体现了自然界中残酷和令人伤感的一面。当然，寄主并不都是傻子。在长期的受骗上当中，它们也演化出了识别寄生蛋的能力。一开始，杜鹃的蛋模仿得可能并没有那么像，这时，就会被寄主识破，被抛到巢外。于是，斗智斗勇的竞赛逐渐展开，寄生和反寄生的能力协同演化。一方面，寄生蛋模仿得越来越像，另一方面，寄主的识别能力也在不断升级。

大杜鹃寄生赭红尾鸲（陈水华摄于甘肃莲花山）

蜂鸟与花冠的关系，则是协作关系协同演化的典型案例。全世界共有353种蜂鸟，它们生活在新大陆各种各样的生境中，从氧气稀薄的山脊到鲜花盛开的丛林。让我们惊讶的不是蜂鸟种类的多样，而是蜂鸟喙形的多样。这353种蜂鸟长着各种奇特的喙形，有些非常夸张和特化。其中，最夸张的当属刀嘴蜂鸟，它们的喙向上弯曲，长度甚至超过了身体的长度。我们都知道，蜂鸟以吸食花蜜为生。看着这些奇形怪状的喙，我们不免纳闷，它们取食方便吗？实际情况是，每一喙型，都存在形态相对应的植物花冠，它们不仅取食方便，而且非常高效。因为，蜂鸟虽然以吸食花蜜为生，但另一方面，花卉植物也需要借助于蜂鸟完成授粉。在一个高度竞争的社会中，为了提高“授粉服务”的质量，以及资源使用的效率，专属服务是最佳选择。对于蜂鸟来说，在觅食效率和种间竞争之间进行权衡时，倾向访问形态特征更为匹配的植物。而对于花卉植物来说，为了减少种间竞争压力，保证有专属服务对象，同时避免在传粉过程中产生杂交，也需要形态匹配的蜂鸟。基于共同的需求，蜂鸟喙形和花冠形态之间发生协同演化，从而塑造出了蜂鸟和植物花冠特化组合的多样性。有一点值得注意的是，我们所看到的，既是结果，也是过程。蜂鸟的喙和花冠之间看似已经形成了完美的特化系统，但匹配的演化仍在继续，一如自然界所有的演化。

蜂鸟与花冠（图片来自网络）

炫耀特征和审美趣味的协同演化，接近于蜂鸟和花冠的关系。以孔雀的尾巴为例，雌孔雀的审美偏好驱动了雄孔雀尾屏的发展，这是性选择最经典的案例。显然，雄孔雀的尾巴不可能一开始就呈现我们今天看到的模样，有一个逐渐演化的过程。一开始，可能稍长尾巴的雄孔雀就让雌孔雀激动不已，慢慢地，看多了这样的长尾巴，雌孔雀也审美疲劳了，审美品位逐渐提高，只有那些更长更华丽的尾巴，才能激起她们的性趣，那些具有更长更华丽尾巴的雄孔雀于是被选中，成为这些审美趣味提高的雌孔雀的伴侣，其雄性后代的尾巴于是更加华丽，雌性后代的趣味更加高冷，两者的协同演化导致了孔雀华美尾屏的发展。
作为第三者，我们很难体会他者的审美趣味。耶鲁大学的鸟类学家理查德·普鲁姆在《美的进化》[4]中，举了个有趣的例子：20世纪初，英国鸟类学家威廉·毕必（William Beebe）初见大眼斑雉炫耀行为时，就陷入了困惑。大眼斑雉是一种生活在婆罗洲热带雨林深处隐秘的雉类，和孔雀一样，雄性大眼斑雉有着美丽的尾羽，和炫目的带眼斑的羽色。威廉·毕必第一次在野外看到求偶炫耀的大眼斑雉时，被它的美丽惊得目瞪口呆。但让他很不解的是，如此美妙的色彩、精妙的眼斑旋涡，以及有节奏的羽毛抖动，对一旁的雌鸟完全不起作用。如果人类都觉得雄性大眼斑雉的炫耀行为精美绝伦，难道雌鸟的反应不该是更加强烈和明显吗？

大眼斑雉雄鸟，左上为求偶炫耀中的大眼斑雉雄鸟和雌鸟。图片引自约翰•古尔德 John Gould（1804—1881）《亚洲鸟类》

对此，普鲁姆认为，每一种复杂的装饰器官，都是与同样复杂的审美能力协同演化的结果。威廉·毕必所见的大眼斑雉雌鸟，看多了雄性大眼斑雉的羽毛，具有远高于人类的审美要求，在这些求偶者面前，它们更像一位审美经验丰富的鉴赏家。雌性大眼斑雉看到雄性卖力表演时的不动声色，其实是数百万年求偶炫耀和审美趣味协同演化的结果。这一结果，导致了孔雀的尾巴越来越长，羽色和图案越来越华丽。虽然这样的尾巴和图案，对于雄孔雀自身来说，除了生殖炫耀，毫无生存价值。在日常生活中，尤其在天敌面前，甚至是个累赘。

参考文献

【1】 G. G.Rosenthal and M. J. Ryan.(2022) Sexual selection and the ascent of women: Mate choice research since Darwin. Science, 375 (6578), eabi6308.DOI: 10.1126/science.abi6308.

【2】 G. G. Rosenthal. （2017）Mate Choice: The Evolution of Sexual Decision Making from Microbes to Humans (Princeton Univ. Press).

【3】 M. J. Ryan. (2018) A Taste for the Beautiful: The Evolution of Attraction (Princeton Univ. Press).

【4】理查德·普鲁姆.（2019）美的进化：被遗忘的达尔文配偶选择理论如何塑造了动物世界以及我们. 北京：中信出版集团.

作者简介

陈水华，浙江省博物馆馆长、研究馆员，北京师范大学鸟类学博士，长期从事鸟类学和保护生物学研究，以及科学普及工作，中国科协鸟类多样性与生态文明首席科学传播专家。

制版｜马修

欢迎关注我们，投稿、授权等请联系

saixiansheng@zhishifenzi.com

参与讨论

0 条评论

暂无评论内容

无用之美：你所不知道的协同演化秘密

赛先生

相关阅读

细推物理须行乐：李政道的科学人生

用13年，抵达量子模拟无人区

游戏刚刚开始：中国科大实现光子分数量子霍尔态

订阅Newsletter