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红皇后假说(Red Queen hypothesis)
上传时间:2020-12-11 23:56点击:

 

 

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现在,你看,你必须不停地奔跑,这样你才能保持在原地。如果你想去其他地方,你必须跑的比现在快一倍。

 

《爱丽丝梦游仙境》

 

  相信很多人或多或少地听说过这部著名的童话《爱丽丝梦游仙境》,在生物演化的研究当中,美国演化生物学家LeighVanValen由此童话得到启发,提出了一个至今仍使人不断思考的假说:红皇后假说(RedQueenhypothesis)。红皇后假说指出了一种生物演化可能的情况:一个物种必须不断的演化,只有这样才能不被其他演化的物种落下

 

爱丽丝遇见了红皇后,红皇后牵着她的手往前跑,但是,不管她们跑得多快,一直跑到精疲力竭,最后还是停留在了原地。爱丽丝说:“要是在我们国家,像这样奔跑,一定会跑到一个新的地方。”红皇后不屑地说:“那你们是慢吞吞的国家,在这个国度中,你必须不停地奔跑,才能使你保持在原地。”

 

   在自然界生存的物种,似乎总是符合达尔文的演化理论,但是所有的物种都在不停的进行演化,按照这种趋势,物种灭绝的概率应该不断地降低、直至其不可能灭绝。但VanValen在他的物种灭绝定律(Law of Extinction)中指出,在地质年代的尺度上,一个家族中物种的灭绝概率是大致恒定的,而任一家族的灭绝几率却又是近于随机的。这跟我们想到的是矛盾的。

 

  红皇后假说能解释这件事:对于捕食者和被捕食者而言,双方是进行协同演化的,为了得到更多的食物,捕食者必须演化出更快的速度、更狡猾的策略或其他的有利于获取食物的方法,而被捕食者为了不被捕食,也必须演化出更加完备、避免被吃的方法。双方都在争分夺秒的进行着演化,从而使得双方始终处于一种势均力敌的状态(也就是我们通常强调的协同演化),随着时间的推移,各物种虽然都在不停的努力适应环境,不停的通过演化来取得适应性上的进步,其净效果却没有为它们带来更大的生存机会。

 

  在人类社会中,大国间的军备竞赛也可以用红皇后假说来进行解释。当一个国家不断的扩充军事力量,如果其他国家不进行同样的扩张,那么拥有更强军事力量的国家具有更多的相对优势,也更有可能灭亡其他的国家。其他的国家为了保证自己不被灭亡,也不得不进行军备扩张,双方或多方都在进行扩张,但是相对实力却没有显著改变,相同的国家、相似的实力,谁也难奈何谁。

 

  正如中国的一句古话:“逆水行舟,不进则退”。

 

  除了解释演化上的军备竞赛,红皇后假说也可以被用来解释性与寄生虫相关的问题。在性选择的理论中,两性个体总有一方需要对后代付出较多的精力和资源,因此,后代的表现型比起无性繁殖的个体往往能够更好的抵抗寄生虫的侵袭。在这种情况下,性选择是一种不断筛选演化的过程,通过付出较多资源的一方对另一方进行选择,使得后代的基因型和表型更加丰富,总会出现一些个体能够更好的抵抗寄生虫。在2011年的Morran所进行的实验中,他们使用秀丽隐杆线虫(Caenorhabditiselegans)作为宿主,用一种叫做灵杆菌(Serratiamarcescens)的细菌作为寄生物对宿主-寄生虫协同演化系统进行研究,在此次实验中,他们发现自体受精的线虫在遭遇寄生细菌的感染后快速死亡,而能够进行有性生殖的线虫在遭遇寄生细菌的感染时能够保持相对的数量,与寄生物协同演化。有性生殖给予了生物不断的演化,与此同时他们的寄生物也在演化,两者协同演化反而保证了双方数量的相对稳定,这也是对红皇后假说的一种解释吧。

 

  对于我们自身的一种解释也许能够让大家更好的理解红皇后假说。我们身体上时时刻刻都存在着许许多多的细菌,为了抵抗这些细菌,我们的免疫系统时时刻刻都在动员着,与免疫相关的激酶和免疫球蛋白也在时时刻刻的变化着,加上有性生殖的作用,我们能够与身上的细菌保持相对一致的演化速率。要是我们的演化速度比细菌慢了一拍,我们会不会变成一堆细菌形成的人形生物呢?

 

 

参考文献

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Red_Queen_hypothesis

2. 科学网——红皇后效应-孙岳的博文



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