推测出来的动物



                                                                         方舟子


       人类经常被称为社会性动物，但是和蜜蜂、蚂蚁、白蚁之类的社会性昆虫相比，其社会性就不值一提了。社会性昆虫的成员不仅在工作方面有天生的严格分工，而且连生殖也分工了：只有一只“后”负责繁殖后代，其他的雌性昆虫则都丧失了繁殖功能，成为忙碌的“工作者”。这种现象称为“真社会性”。它是怎么进 化出来的呢？
       这些社会性昆虫有一个与其他昆虫不同的特征，它们并不是只生不养，而是花费了很多时间照料后代。因此，美国密歇根大学生物学家理查德·亚历山大在 1974年提出了一个观点，认为时间延长的母爱是进化出真社会性现象的主要因素。很多人不同意这个观点。他们反驳说，如果母爱对真社会性的产生这么重要的话，为什么母爱最强烈的脊椎动物，特别是鸟类和哺乳动物，不存在真社会性？为什么只有昆虫才有真社会性？
       亚历山大本来可以回答说，他并没有说母爱是产生真社会性的充分条件，有了母爱就一定会产生真社会性。而且，跟昆虫相比，鸟类、哺乳类的种数少得多，其进化史也短得多，可能还没机会进化出真社会性出来。但是亚历山大却采取了一个非同寻常的举动。他根据自然选择的原理，预测如果存在一种真社会性的脊椎动 物的话，将会有什么样的特征。
       亚历山大根据白蚁巢的情形，归纳出一种真社会性脊椎动物的窝必须有什么特征：它必须是非常安全的，否则等于是为天敌提供粮仓；为了适应不断增加的群体数目，它必须是能够扩展的；它的附近必须有充足的食物，这样群体的成员才不至于为了争夺食物而竞争；食物必须是不必冒什么风险就可以轻易得到的，群体的 成员才不会因为怕担风险谁也不愿觅食。
        根据这些真社会性动物窝的必备特征，亚历山大预测，真社会性脊椎动物的窝不可能像蜜蜂、蚂蚁的窝一样建在树上或树中，因为没有哪种树可以大到容纳一个真社会性的脊椎动物群体。这种窝只能全部埋在地下。在所有的脊椎动物中，只有哺乳动物能完全在地下生活（两栖类、爬行类和鸟类都不行），所以这种脊椎动 物一定是哺乳动物。地下生活的哺乳动物以啮齿动物最多，所以真社会性脊椎动物最有可能是啮齿动物。
       一般的地下啮齿动物（比如鼹形鼠）以草根为食，亚历山大认为这种食物的量太少，只适合于独居动物自己分开了去找。真社会性脊椎动物应该以大型的树根或块茎为食物。
        这类脊椎动物的天敌（例如蛇）将能够钻进它们的地下窝中，但是不可能在那里横行，一只或数只英勇的个体会不惜牺牲将入侵者驱逐出去。这会导致真社会性动物中主管繁殖的“后”和“工作者”进化出不同长度的寿命和生殖功能。
        那么，这种脊椎动物最可能生活在哪里呢？它们应该生活在有雨季和旱季交替的热带，因为这种地区的植物为了度过旱季，普遍具有大型的根和块茎储存水分和养分，是这种动物的最佳食物。这种动物的窝应该建造在坚硬的粘土之下，才不会有天敌通过挖掘将它们的窝暴露在露天之下一举歼灭。这两点表明，非洲的林地 和灌木丛将会是它们的最佳生活地点。
       在1975和1976年间，亚历山大在美国各大学巡回报告，介绍他对真社会性脊椎动物的预测。当他在北亚利桑那大学做介绍时，听众中有一位哺乳动物学家对他说，他对这种真社会性动物的介绍，象是在描述一种生活在东非的地下啮齿动物裸鼹鼠，并建议亚历山大与研究这种裸鼹鼠的南非开普敦大学生物学家珍妮 佛·加维斯联系。加维斯这时正在研究裸鼹鼠的生理和生态，但对它们的社会行为一无所知。她正奇怪为什么抓来的裸鼹鼠在实验室里都不能生育，在收到亚历山大的来信后，才想到它们可能是真社会性动物。
       1977年，加维斯在野外挖了一窝40只裸鼹鼠在实验室中养育。经过3年的观察，证实了裸鼹鼠的确是一种真社会性的脊椎动物。在野外，裸鼹鼠一窝大约有七、八十只，能多达300只，但是只有一只鼠后和一到三只雄鼠能繁殖，其他都是不育的工鼠，而它们的习性，与亚历山大预测的完全相符。后来加维斯及其学生又发现还有一种非洲鼹鼠——纳米比亚的达马拉兰鼹鼠也是真社会性动物，它们的个头较大，成员数量较少（一窝最多40只），但是其习性也符合亚历山大的 预测。
       神创论者往往指责进化论无法预测，只会当马后炮，不是科学。某些物理学背景的人士，也喜欢说进化论不象物理学那样能够做精确的预测，言下之意是说进化论即使是科学，也是属于比较“低等”的。生物现象要比物理现象复杂得多，预测也困难得多，但是，进化论史上也有过许多精彩的预测，亚历山大对真社会性脊椎动物的预测，以及达尔文对天蛾的预测（《达尔文的兰花》，本版2006年7月19日），就是很好的例子。
        2008.1.12.
（《中国青年报》2008.1.16）

[ 本帖最后由 tangboyun 于 08-5-13 00:54 编辑 ]

冷血的哺乳动物
       生活在东非地下的裸鼹鼠早在1842年就已被科学界发现并命名了，但是直到上个世纪80年代被发现是一种奇特的真社会性哺乳动物之后（参见《推测出来的动物》，本版2008年1月16日），它才成了动物界中的明星，近年来还在迪斯尼的动漫《麻辣女孩》中出演重要角色。后来发现在非洲鼹形鼠中还有达马拉兰鼹鼠也是真社会性的，夺去了裸鼹鼠的部分光彩。不过，裸鼹鼠还有一项特征仍然足以让它去角逐最奇异的哺乳动物的头衔：它是变温的冷血动物。

       我们在上小学时就已经知道，哺乳动物和鸟类是恒温动物，能够让体温保持恒定，不随外界温度的变化而变化。但是裸鼹鼠虽然是哺乳动物，却基本丧失了这一功能。它们和冷血动物一样，主要通过与环境的热交换来调节体温：要升温，就跑到上层的洞穴，紧贴被太阳晒热的墙壁；要降温，就躲到寒冷的底层洞穴。它们有时也通过大家扎堆挤在一起来取暖。它们的皮肤为此变得裸露无毛，因为皮毛不仅不再能起到调节体温的作用，反而会妨碍热交换。

       裸鼹鼠为什么变成变温动物了呢？保持恒定体温的优势在于生理活动基本不受外界温度变化的影响，在夜间和比较恶劣的天气都能出来活动，有更多的时间用于觅食和寻偶。不过，裸鼹鼠生活在地下，和天气多变的地面相比，地下冬暖夏凉，温度变化不大，保持恒定体温就不那么重要了。但是，同样在地下生活的其他十几种非洲鼹形鼠都是恒温的，与裸鼹鼠的习性最接近的达马拉兰鼹鼠也是恒温的。究竟还有什么因素使得裸鼹鼠比其他鼹形鼠更需要放弃恒温功能呢？

       在所有非洲鼹形鼠中，裸鼹鼠是体型最小的。我以前介绍过，由于体积小的物体的表面积相对比较大，使得小动物的身体比大动物更容易丧失热量，要保持恒定的体温也就更加困难（参见《不可能的小人国》，本版2007年10月31日）。裸鼹鼠的身体体积（也即产热总量）大约是达马拉兰鼹鼠的20％，但是身体表面积却大约是达马拉兰鼹鼠的40％，这样，散热速度就是其2倍。裸鼹鼠如果要像达马拉兰鼹鼠那样维持恒定的体温，就必须以2倍的速度加速产生体热的代谢过程，以增加体热的生产弥补体热的散失。这就需要大量地摄入食物和氧气。但是裸鼹鼠的食物主要是低能量的块茎，而地下氧气又非常稀薄，为此要付出的代价太高昂了，所以还不如干脆就不再试图去维持恒定体温了，尽量降低基础代谢率节省能量。裸鼹鼠的基础代谢率是所有哺乳动物中最低的，与爬行动物的相当。

       那么，裸鼹鼠为什么要有这么小的身体呢？在非洲鼹形鼠中，裸鼹鼠所生活的地区是最热最干旱的，年降雨量平均只有200～400毫米，一年就集中下几天雨。鼹形鼠的主要食物——块茎储存着大量的水分和养分，同样由于体积和表面积的比例关系，块茎越大，就越不容易失水干燥，因此干旱地区的植物倾向于制造少量但是大型的块茎，而不是众多的小块茎。越是干旱的地区，块茎会越大，但是数量也越稀少。有的块茎的重量能是裸鼹鼠体重的上千倍，碰巧挖到一个的话，一窝裸鼹鼠一年的口粮就全有了。

       但是在地下乱挖地道，刚好碰上块茎的几率极低，而且只有下雨的那几天、土壤比较潮湿时才适宜挖地道，即便如此，挖地道也要耗去大量能量，是静止时的 3～5倍。很可能挖了几天地道、精疲力竭了也还一无所获。在如此严酷的条件下，独居的鼹形鼠存活的机会极为渺茫，要提高生存机会，必须组织起来，分头去找食物，有谁碰巧找到了就一起分享。独居的鼹形鼠只生活在比较湿润的地区，而干旱地区的鼹形鼠都是社会性的，这并非偶然。

       一群裸鼹鼠分头去找稀少的食物，当然是成员数量越多，找到食物的机会越大。但是成员数量多了，也意味着吃饭的嘴多了，找到的食物又会不够分了。既要增加个体数量，又不增加对食物的总需求量，那就要把每一个成员的饭量减小，也就是说，让它们的身体变小。

       所以，进化的结果就是，社会成员的数量增加了，但是体型变小了。一窝裸鼹鼠平均有七、八十只，能多达300只，但是每只工鼠的体重只有大约30克。达马拉兰鼹鼠的体重是裸鼹鼠的5倍，但是一窝成员的数量就少多了，平均有十几只，最多也就40只。达马拉兰鼹鼠的社会习性也不如裸鼹鼠复杂、精致，寻找食物的效率可能也不如裸鼹鼠，毕竟，100只小老鼠分散开去，找到食物的几率要比10只大老鼠的大多了。在进化史上，达马拉兰鼹鼠出现的时间比裸鼹鼠晚。也许达马拉兰鼹鼠正往裸鼹鼠走过的路上走，成员数量会变得更多，但是体型也会变得更小，最终小到无法维持恒定体温，并脱掉了皮毛，成为另一种裸鼹鼠呢。

2008.1.19

（《中国青年报》2007.1.23.）