血为什么总是热的?
作者:袁越进化论最大的特点就是认死理。
比如,生物可以进化出像眼睛这样既复杂又精密的器官,却没法进化出一把机关枪。机关枪多有用啊!想想看,假如有只老虎进化出一把机关枪,那它肯定打遍天下无敌手,想吃谁就吃谁。
这件事为什么没有发生呢?原来,进化是遵循一定的规则,循序渐进地发生的。眼睛之所以能被进化出来,是因为眼睛在进化过程的每一步对于动物而言都是有用的。博物学家们已经找到进化至各种不同程度的眼睛,最简单的仅仅是一小块聚集在一起的感光细胞,然后这块细胞凹了进去,以便于光线聚焦。凹到一定程度就闭合起来,形成了原始的眼球。再后来又逐渐进化出晶状体、虹膜、瞳孔……这中间的每一步都比上一步更好一些,也更有用一些。眼睛就是这样一步一步进化而来的。
机关枪就不同了。光是进化出一个扳机对于动物而言一点用处也没有,枪管、弹夹、瞄准器同样如此。那只老虎必须同时进化出机关枪的所有组件,才能进化出一挺机关枪,这显然是不可能的。所以说,进化论认死理。不管机关枪多么有用,它永远也不可能被进化出来,只能人造。
别小看这个例子,它背后的逻辑是非常有用的。比如,目前治疗艾滋病最有效的鸡尾酒疗法就是利用了进化论的这个特点。照理说,HIV病毒既然能变异出对付一种药物的新种,为什么不能变异出同时对付三种药物的变种呢?从进化的角度看,这就等于让老虎“碰巧”同时进化出枪身、弹夹和子弹,然后组合成一把机关枪!很显然这种事发生的概率是很小的,仅仅进化出“枪身”的HIV造不出“机关枪”,对付不了另外两种抗艾滋药。
进化论这一认死理的特点还表现在其他很多方面。让我们试着用进化论分析一个看似简单的问题:温血动物的血为什么总是热的?
众所周知,大部分鸟类和哺乳动物都属于温血动物,不管环境温度如何变化,它们的体温总是维持在一个很小的范围内。冷血动物就没有这个本事,它们的体温只能随着环境温度的变化而变化,天气冷了它们的血也会随着变冷。
温血动物的这个特点到底有什么好处?通常的说法是,体温恒定的动物能够永远保持活动能力,一年四季都可以出去捕食。于是有人推测说,最先进化出恒温机制的是小型食肉动物,因为它们最需要保持体温。这个说法看似合理,但却经不起推敲。据统计,动物的体温每升高10℃,其新陈代谢的速率就会提高一倍。一般情况下,温血动物的进食量是同等重量冷血动物的5~10倍。由此可见,维持高体温需要付出高昂的代价,不一定就划算。
另外,很多冷血动物进化出了更为灵活的机制来对付这个难题。比如,剑鱼在捕猎时会选择性地把眼睛和大脑的温度升高;很多种类的蜜蜂在起飞前都会快速地扇动翅膀,迅速提高翅膀肌肉的温度;某些蜂鸟和蝙蝠会在晚上不活动的时候进入蛰伏期,体温显著降低以节约能量。上述这些动物的成功说明,维持体温恒定并不一定就是动物们保持活性的唯一选择。
就在去年,荷兰生态学院(Netherlands Institute of Ecology)的马塞尔·克拉森(Marcel Klaassen)博士和巴特·诺莱特(Bart Nolet)博士在《生态学通讯》杂志上发表了一篇论文,提出了一个新的理论。他们认为,体温恒定机制的进化与氮元素的代谢有关。
氮元素对于生命的重要性是不容置疑的。蛋白质、DNA和RNA分子都含有大量的氮元素,如果食物中缺乏氮,生命的发育和新陈代谢就会受到抑制。从食物的角度来讲,大部分绿叶植物都有一个显而易见的缺点:缺氮。植物中的有机碳含量要远多于氮,假设一只兔子每天吃一篮子绿叶就能摄取到足够多的碳水化合物,但这篮叶子所提供的氮元素只能让它获得每日需要量的1/5,怎么办?
“最好的解决办法就是每天吃五篮子叶子。”克拉森博士说,“然后把剩下的四篮子叶子烧掉。”
这里的“烧”就是代谢的意思,即通过氧化反应,把叶子里所含的碳水化合物变成二氧化碳和水,同时产生能量。既然这只兔子每天都要多吃四篮子碳水化合物,多出来的能量就只能变成热量,用来维持高体温。
这个解释看起来很“笨”,对吧?为什么兔子们不能进化出一种更加高效的办法,比如选择性地吸收叶子里的氮,而把其余的碳水化合物通过粪便的方式排出体外呢?这个方法看似很经济,但反而需要专门进化出一整套选择性吸收氮元素的机制,这并不是一件容易的事情。另外,这样做的结果就是每天还要多排泄很多废物。相比之下,把多余的碳水化合物一“烧”了之,产生的二氧化碳只要喘口气就可以很容易地排掉了。
去年还有一项新发现有助于解释恒温机制的进化。原来,温血动物在胚胎发育初期并不具备恒温能力,当胚胎发育到一定阶段时,似乎某个开关被打开了,胚胎立刻就具有了这个能力。来自澳大利亚悉尼大学的一个研究小组发现,小鸡胚胎细胞中的一个名叫PGC-1 alpha的细胞因子正是这样一个生物开关。换句话说,我们很容易想象,在远古时期某个动物的PGC-1 alpha发生了一个简单突变,让这只动物具备了恒温的能力。
当然,目前该理论还只是一个假说而已。克拉森和诺莱特博士正在积极寻找支持自己理论的化石证据。但是,如果没有进化论,这样一个看似很不合理的假说是不可能被提出来的,否则造物主也太傻了点。■
(文 / 袁越) 为什么动物动物进化生物进化总是