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孔雀尾巴之謎——美是進化的獎勵
達爾文出版《物種起源》之初,曾遭到普遍的嘲笑和質疑,同時也被卷入了無休止的論爭之中。達爾文不得不用自己的理論去解釋各種生物現象,甚至是明顯刁難的問題。達爾文提進化論,當然不是坐在辦公室里腦洞大開,而是基于大量的觀察和調查事實。所以,對于達爾文和他的捍衛者們,多數問題都不是問題,可以兵來將擋、水來土掩。其中人們質疑頗多的,是復雜器官的進化。達爾文在《物種起源》中寫道:“如果世上有任何復雜的器官,不能通過許多連續的微小改良而形成,我的理論就垮了。”針對這一點,有人就質疑,眼睛不可能通過連續微小的變化而形成:5%的眼睛有什么用?這個問題給達爾文造成了不小的麻煩。然而,大千世界無奇不有,自然界最終證明,動物的眼睛確實存在連續的變化,即便5%的眼睛依然有其功能。
孔雀尾巴之謎
真正給達爾文造成困擾的是孔雀的尾巴。1860年,在寫給美國生物學家阿薩·格雷(Asa Gray,1810-1888)的一封信中,達爾文對孔雀的尾巴大發牢騷:“我清楚地記得關于眼睛的想法如何令我全身發冷,但我終于熬過了那個階段。現在,反而是那些微不足道的結構讓我心煩意亂。比如那些雄孔雀尾巴上的羽毛,無論我什么時候看見,都不勝厭煩。”達爾文為什么害怕看到孔雀的尾巴?因為孔雀長長的尾巴和華麗的圖案看起來沒有任何適應價值,對于孔雀的生存反而是個累贅,不可能是自然選擇的結果。

為了系統闡述人類的起源,同時解決孔雀尾巴的困境,1871年,達爾文又出版了《人類的由來及性選擇》,提出了生物進化的第二個機制——性選擇。也就是說,雄孔雀的長尾巴,不是自然選擇的結果,而是雌孔雀選擇的結果。雌孔雀希望自己的后代有一個優良的基因,長期選擇那些尾巴又長又漂亮的雄孔雀為配偶,于是雄孔雀的尾巴越來越長,圖案和羽色越來越漂亮。
為了驗證達爾文的性選擇理論,英國生態學家瑪麗昂·皮特里(Marion Petrie)對惠普施耐德公園內放養的藍孔雀Pavo cristatus進行了觀察,發現雄性尾羽上的眼點數量與其獲得的配偶數量成正比,尾羽最精美的那只雄孔雀居然占有全部交配機會中的36%(Petrie&Halliday,1994)。為了進一步驗證這一結果,瑪麗昂·皮特里又將雄孔雀分組,并將其中一組的雄孔雀每只都剪去了20個眼點,結果發現,剪去眼點的雄孔雀平均配偶數量減少了2.5個。
既然減少精美度會導致配偶的減少,那么增加的結果會如何呢?此前,瑞典生態學家馬爾特·安德松曾經對一種非洲長尾巧織雀Euplectes progne進行了實驗,他將雄鳥分成三組,把其中一組的長尾巴剪下一段,粘貼到另一組的尾巴上。結果短尾組配偶明顯減少,長尾組配偶數量暴漲,幾乎是正常組的兩倍(Andersson,1982)。
性選擇理論提出之后,已經被廣泛接受了。自然選擇和性選擇成了生物進化的雙重推動力。今天,多數進化生物學家對孔雀長尾巴的存在是這樣解釋的:長尾巴確實是一個不利的生存條件,但這些不利的條件恰恰反映了擁有者具有優良的素質,尾巴越長,圖案越華麗,素質越高。這比較容易理解,較長的尾巴會導致孔雀行動緩慢,華麗的圖案更容易被天敵發現,這樣的個體要生存下來,自然需要更好的體質。另一方面,羽色鮮艷,也說明身體健康,身上沒有寄生蟲。1975年,以色列鳥類學家阿莫茨·扎哈維將此總結為“不利條件原理 (Handicap Principle)”:這些特征越復雜,代價越大,條件越不利,則代表考驗越嚴格,被選中的配偶素質越好(Zahavi,1975)。
在動物界,求偶炫耀是婚配的重要步驟,其方式五花八門,或唱歌,或跳舞,或載歌載舞。總之,在繁殖季節,那些成年個體,通常是雄性,會使出渾身解數來吸引異性,以獲得交配的權利。在求偶過程中,那些華而不實的裝飾性特征,也就是不利條件,自然成了炫耀特征,被擁有者盡情展現。這等于夸耀自己在健康、生存和繁殖方面的優勢,不僅可以為配偶提供額外的保護,獲取更多食物,占領優質領地,遠離疾病,在養育后代中投入更多精力,還可以為后代提供優良的基因。這種炫耀通常一對一進行,也常有一對二,甚至一對多的例子,比較夸張的當屬艾草松雞Centrocercus uropbasianus:每年春天晨昏之際,雄鳥們聚集在空曠的求偶場,數量可達70多只。在眾多雌鳥的注視下,雄鳥們將空氣吸進胸前的金色氣囊,然后不停抖動擠壓,制造出咕咕的響聲以吸引雌鳥。雌鳥根據觀察,選擇其中最具吸引力的雄鳥交配。

鴛鴦
在《人類的由來及性選擇》中,達爾文認為性選擇和自然選擇是兩種截然不同的進化機制。以鴛鴦Aix galericulata為例,可以比較清楚地說明兩者的區別。鴛鴦是一種雌雄異色的野鴨。鴛是雄鳥,羽色鮮艷,尤其是翅上那對栗黃色直立的扇狀帆羽,特征明顯,使其在鴨類中獨樹一幟;鴦是雌鳥,不僅缺乏雄鳥那樣的羽冠和帆羽,而且除了一彎白色眉紋,整體羽色暗淡,呈灰褐色。和其他鴨類一樣,鴛鴦雌雄交配后,由雌鳥獨自孵卵和育雛。雌鳥的羽色就是自然選擇的結果,她在孵蛋和育雛過程中,需要盡可能隱蔽。那些鮮艷的雌鳥容易被天敵發現,繁殖成功率偏低,后代越來越少,也就逐漸被淘汰了。而雄鳥則不然,他不參加孵育后代,而雌鳥又希望自己的后代有優良的基因,長期選擇的結果導致雄鳥的羽色越來越漂亮。
動物有審美能力嗎?
德國博物學家恩斯特·海克爾在1899-1904年間,陸續出版了影響廣泛的《自然的藝術形態》,書中描繪了自然界絢麗多姿的形態之美。花卉、水母、海葵、貝殼、蝦蟹、昆蟲、熱帶魚、蛙類、蜥蜴、鳥類……在我們身邊,自然之美無處不在。有些動物類群,其形態之美甚至達到了無以復加的程度,比如蝴蝶、熱帶魚和鳥類。這些動植物的美為什么會存在?當然,這不可能是出于人類欣賞的需要,因為早在人類出現之前,它們就已經在這個世界長期生存了。而進化生物學告訴我們,自然界中所有奇跡的出現,絕非出于偶然。那么,難道是出于動物自身的審美需要嗎?
在《人類的由來及性選擇》中,達爾文系統梳理了昆蟲、魚類、兩棲類、爬行類、鳥類和獸類的第二性征之后,提出了一個長期被質疑而導致而被忽視的觀點:動物具有審美能力。
2017年,《美的進化》一書的出版,將這一觀點重新帶回人們的視野。這本書的作者是美國耶魯大學鳥類學家理查德·普魯姆教授。《美的進化》出版后,引起了廣泛關注,甚至是一片嘩然,因為普魯姆在書中提出了一個革命性的觀點:鳥類的羽毛之所以如此絢麗多彩,完全是出于鳥類審美的需要(Prum,2017)。
當然,普魯姆強調,這個觀點不是他的首創,而是達爾文早在《人類的由來及性選擇》中提出來的。然而,達爾文的這個觀點自提出之日就遭到普遍的反對,其中最激烈的批評來自昔日的同伴——和他共同發現自然選擇機制的阿爾弗雷德·華萊士。華萊士認為,那些炫耀特征之所以會被配偶選中,是因為如實反映了擁有者的身體素質和健康狀況。這是持續到今天有關性選擇的主流觀點,這個觀點也被稱為性選擇的“素質論”和“誠實信號假說”。
1915年,英國遺傳學家羅納德·費希爾提出了“失控選擇模式”(runaway process),認為那些炫耀特征雖然反映了擁有者的素質,但也確實給了選擇者以美感,這也導致炫耀特征和擇偶偏好的協同演化,并逐漸失控,最后,對美的渴望超過了對素質的渴望(Fisher,1915)。費希爾的論點雖然發展了達爾文的審美觀,但仍屬于非主流的觀點。
阿莫茨·扎哈維提出的“不利條件原理”,為素質論提供了看似完美的解釋:“任何炫耀行為的本質在于,它對信號發出方來說,是一個代價很大的負擔,即一個不利條件。裝飾性不利條件的存在,證明了信號發出者優秀的素質,因為它即使在這種條件下仍然有能力生存。”(Zahavi,1975)扎哈維關于“不利條件原理”的論文在科學界引起了轟動,更是徹底將動物的審美觀打入了冷宮。
與多數生物學家不同,普魯姆反對性選擇中的素質論、誠實信號假說和不利條件原理,普魯姆把這些觀點的支持者統統稱為“適應主義者”。普魯姆認為,類似孔雀尾巴這樣無用的裝 飾器官并不反映擁有者的素質,只是動物審美能力隨機進化的結果。他秉持達爾文最初的觀點,認為美的進化的主要原因在于,它讓觀察者感到愉悅,與擁有者的潛在素質無關。炫耀特征與“美的標準”協同演化,互相影響,逐漸加強。普魯姆認為,這一觀點長期以來被生物學家有意忽視,被當成了“閣樓上的瘋女人”,無人提及。因此,普魯姆給《美的進化》取的副標題是“被遺忘的達爾文配偶選擇理論如何塑造了動物世界以及我們”。

大眼斑雉
普魯姆從自己的研究出發,列舉了大量的研究案例,指出所有動物,從蚱蜢到飛蛾,從魚到鳥,都具有審美能力。普魯姆提出,美的進化并不總是帶來新的適應,有時也帶來適應的退化。他質問道:“與掌握完整基因組信息的科學家相比,一只雌性大眼斑雉怎么可能感知到潛在配偶的遺傳素質呢?”大眼斑雉Argusianus argus是一種生活在婆羅洲熱帶雨林深處的隱秘雉類,和孔雀一樣,雄性大眼斑雉有著美麗的尾羽和帶眼斑的眩目羽色,因而也成為探討性選擇和炫耀特征進化的典型物種。
2002年2月,我有幸訪問美國堪薩斯大學自然博物館,與普魯姆教授有一面之緣。當時,他是博物館的研究人員,他和他的同事非常友善地接待了我,并向我介紹了他關于恐龍羽毛和鳥類羽毛起源的研究。所以,當我閱讀他基于鳥類羽毛研究的理論專著——《美的進化》時,心中多了幾分親切。但作為長期在素質論熏陶下成長起來的生物學家,我對他的論述也頗感懷疑。我想,普魯姆在寫作的過程中,一定感受到了同行質疑的壓力,因為他花了大量的篇幅進行辯駁,尤其是針對進化生物學的素質論者和進化心理學家。這也導致這本書專業性較強,對于普通讀者來說有點晦澀,沒那么通俗易懂。在閱讀的過程中,我能感受到普魯姆的激憤,甚至無力感。對于絕大多數讀者來說,《美的進化》只是日常所閱書籍中的一本,讀過也就算了;即便是同行,也只是聚在一起的時候議論一陣,然后就把其中的觀點擱置一邊;有少數認真的,會發文質疑幾句,就像當年達爾文提出同樣觀點時經歷的遭遇。連達爾文都遭到了忽視和質疑,更何況普魯姆。
有沒有可能普魯姆是對的呢?因為與普魯姆有過一面之緣,并為他的真誠所打動,這個問題浮現在我心中,并揮之不去。為了解答這個問題,我回頭重讀《美的進化》。在重讀的過程中,我放棄了原本的質疑立場,仔細斟酌普魯姆的觀點,忽然明白了,達爾文和普魯姆是對的:動物確實具有審美能力,只有這樣,一切才說得通,性選擇才能得以運轉。
其實,性選擇的素質論與普魯姆的審美觀并不存在根本的沖突,兩者都對,但都失之偏頗。它們分別回答了性選擇的兩個環節:素質論回答的是選擇的原因,為什么這樣選擇,而審美觀回答的是選擇的機制,如何進行選擇。素質論過度強調了選擇的原因,忽視了選擇的機制。而普魯姆則是過度強調了選擇的機制,忽視了美感產生的原因,也即是審美的起源。

讓我們重新面對普魯姆的質問:一只雌性大眼斑雉怎么可能感知到潛在配偶的遺傳素質呢?是啊,一只蝴蝶、一條魚和一只大眼斑雉,它們顯然缺乏必要的認知能力,如何能判斷對方的遺傳素質呢?在今天,即使利用先進的知識和科學工具,要準確評估動物的遺傳素質并預測其未來的健康狀況都非常困難。這些雌性大眼斑雉,在評估潛在配偶的素質時,既不驗血、做B超,也不使用血壓計、聽診器和心電圖機,光靠觀言察色,怎么就能比人類醫生更好地評估那些潛在配偶的健康狀況呢?這確實是性選擇理論長期忽視的問題。當今絕大部分進化生物學家在強調素質論時,都沒有好好想一想,動物們是怎么判斷對方素質的。即便像賈雷德·戴蒙德這樣的進化生物學大家,在其著作中也沒有意識到這個問題。在《第三種黑猩猩》一書中,賈雷德·戴蒙德以園丁鳥為例,這樣闡述性選擇中的素質論(Diamond,1992):
園丁鳥是分布在澳大利亞、新幾內亞的一類鳥,它們的雄鳥在繁殖期會用樹枝和五顏六色的裝飾品搭建一座花亭,唯一的目的,就是吸引雌鳥,達到交配的目的……當雌鳥發現了一個它喜歡的花亭,立刻可以斷定,“那是只很強壯的雄鳥”,因為那個花亭的重量是雄鳥體重的幾百倍,而且有些裝飾品重達它體重的一半,必須從十幾米外抬回來。它知道雄鳥非常靈巧,因為把幾百根樹枝編成小屋、塔或墻,并不容易。雄鳥必然很聰明,不然無法依據復雜的設計建造成品。雄鳥的視力、記憶力都不錯,不然無法在叢林中找到適當的建材、裝飾品。雄鳥必然懂得生存之道,不然無法活得長久,學會足夠的技巧,建造吸引雌鳥的花亭。還有,那只雄鳥的社會地位必然很高,因為雄鳥沒事就較量高低,而且會互相偷取建材、裝飾品,甚至破壞他人的花亭。威震群雄的雄鳥,地位高,建造的花亭才不受破壞。因此,花亭全面地反映了雄鳥的基因品質。
賈雷德·戴蒙德并沒有告訴我們,雌鳥是怎么知道這一切的。數據告訴我們,雌鳥是知道的,對于絕大多數野外生物學家來說,這已經足夠了,他們并不關心雌鳥是怎么知道的。他們也強調,其實不是雌鳥真知道,而是進化“知道”,性選擇的背后是進化機制在發揮作用。但他們忘記了,在現場進行選擇的確實是雌鳥,自然選擇是怎么指揮雌鳥進行選擇的?其中必須有一個選擇機制,一個簡單、實用、能夠綜合反映雄鳥素質的直覺判斷。這個選擇機制就是審美。
普魯姆從達爾文的著作中重新發現了被人遺忘的“閣樓上的瘋女人”,敏銳地意識到,只有審美才是性選擇唯一的驅動力。正如普魯姆所指出的,雌鳥并沒有進行素質分析,在她眼里只有美感,因為自然選擇已經把素質綜合打包成了美感,埋藏在了她的內心。
長期以來,生物學家可能被傳統美學誤導了,認為審美是人類特有的高級精神活動。所以,當達爾文在《人類的由來及性選擇》中,以大眼斑雉為例,論述審美與性選擇關系時提出: “經過雌性審美偏好一代又一代的選擇,雄性大眼斑雉變得越來越美麗,裝飾性越來越強。而雌性的審美能力也在不斷強化和提升,就像我們自己的品位逐漸提升一樣。”大家誤以為達爾文是在進行擬人化表述,殊不知,達爾文是在用科學語言進行嚴肅的科學表述。對于達爾文來說,從“自然選擇”這個詞出現在他腦海中以來,人類就已經完全失去了萬物之靈的中心地位。所以,正如許多進化生物學大家所指出的,雖然進化論提出已經160多年,但人們的思想轉變和對達爾文遺產的繼承還遠沒有完成。

本文摘自《美是進化的獎勵:從孔雀尾巴到蒙娜麗莎》,陳水華著,中國國家地理·圖書|湖南科學技術出版社2025年2月。澎湃新聞經出版方授權發布。





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