動物進化史中的「以退為進」

包括盲鰻、企鵝和蚜蟲在內的一些生物都經歷過逆行進化。

所有企鵝的祖先早在6000萬年前就喪失了飛行的能力，例如圖中夜鶯島（Nightingale Island）上的跳岩企鵝。

攝影：TUI DE ROY, MINDEN PICUTRES, NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE

撰文：Jenny Morber

盲鰻是一種黏滑的鰻形海洋生物，當你凝視它的面孔時，它可不會回敬你一瞥。因為這種動物近乎全盲，它們依靠嗅覺和觸覺生活在海底附近。

經過對3億年前盲鰻化石的研究發現，它們曾擁有視覺正常的眼睛，但卻在進化的過程中衰退了。這一點令生物學家頗為震驚。

這一發現挑戰著科學家對眼睛起源的認知。現在的盲鰻看起來和它的古老前輩並無顯著差別，科學家一直以為當前盲鰻的盲眼正處於一種中間狀態，介於無脊椎動物的原始光敏器官和脊椎動物的眼睛之間，後者包括我們人類。

當英國萊斯特大學的 Sarah Gabbott用電子顯微鏡觀察上文的盲鰻化石時，她在其眼中發現了含有色素的組織殘餘物。這些組織有助於盲鰻識別形狀和圖像。Gabbott及其同事把研究內容發表在今年《皇家學會學報B》的8月刊上。

Gabbott笑道：「這真是太讓人驚嘆了，該古老動物的眼睛竟然是由成百上千的這種小球或者說橢圓體組織組成的，有時候我們會把它們比喻成微米級的肉丸和臘腸。」

如今的盲鰻缺乏這種組織，取而代之的是略顯清澈的怪異斑點。

這具盲鰻化石的視網膜組織保存完好，它的觀測結果意味著盲鰻的視覺進化過程中出現了倒退，這種現象被稱作「逆行進化」。我們通常會把進化想像成累積遞進的過程，但實際上也有相反的例子。當代價遠大於收益時，某些功能就會出現退化，哪怕是極為珍貴的視覺能力。

包括魚、蟹和蠑螈在內的數種穴居動物都經歷過眼部組織退化的過程。去年，一篇有關洞穴魚的研究報道介紹，眼部活動和腦部視覺處理所消耗的能量佔到動物全部能量消耗的5~17%。同年的另一篇報道稱，生活於淺水區的墨西哥洞穴魚在視覺上消耗了全部能量的15%。

研究人員一直在爭論，到底是能量消耗還是隨機突變促使視覺能力的喪失，亦或是兩個因素都有作用。另外，逆行進化的例子可不僅限於眼睛哦。

不會飛的企鵝

企鵝的祖先可是能上天的，但它們在恐龍滅絕後不久就失去了飛行的能力。最古老的企鵝化石來自6000萬年前，它已有短粗的翅膀不再能飛翔。如今的企鵝依然保留著鳥類親戚的結構特點，例如翅骨、覆有翅肌的尖胸骨，以及羽毛。雖然喪失了飛行能力，但企鵝也因此更適於周邊的環境，因為它們可以長的更大。

「我時常思索，喪失飛行能力或許正是企鵝進化過程中的重大突破。」來自康涅狄格州布魯斯博物館（Bruce Museum）的Daniel Ksepka說道，他不但是古生物脊椎動物學家，還是進化生物學家。不會飛的企鵝進化出了更大塊的肌肉，在水中擁有更強的爆發力，更密集的骨骼不但有助於增強力量，還減輕了浮力，而短硬的翅膀可以減少游泳時的阻力，保持更兇猛的泳姿。Ksepka接著補充道：「更大的體型意味著更高效的能量儲存，能夠更長時間的潛入更深的海域，同時還能追捕更大的獵物。」

澳大利亞艾利斯泉沙漠公園（Alice Springs Desert Park）的一條沙漠棘蛇。

攝影：JASON EDWARDS, NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE

沒腿的蛇

大量證據表明，曾經的蛇是有四肢的。讓專家爭論不休的是這些長腿的祖先到底生活在陸地上還是海洋里。2015年刊登在《科學進展》（Science Advances）中的一篇論文認為蛇的祖先是陸生掘穴動物。研究人員用精密的斷層掃描比對了水生蛇、穴居蛇、蜥蜴以及與之對應的化石動物的內耳模型。他們發現這些化石動物的內耳都有特殊的結構，類似於當今的掘穴動物，通常用來聽取捕食者與獵物踩踏地面產生的低頻振動。該證據暗示蛇的祖先很可能具有掘穴能力。雖然它們的腿出現了逆行進化，但也因此得以更好的蜿蜒而行。

拍攝於俄亥俄州哥倫布市的馬利筋蚜蟲。

攝影：DAVID M. DENNIS, ANIMALS ANIMALS, EARTH SCENES, NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE

光吃不拉的蚜蟲

絕大多數昆蟲都有排泄器官，又名馬爾皮基氏小管（Malpighian tubule），它們有助於調節體內的水分、氮排泄、解毒，以及增強免疫能力，但蚜蟲是個例外。雖然這一現象並未得到廣泛的研究，但就目前的研究而言，蚜蟲排泄器官的基因特性和其他昆蟲相比並無異樣。蚜蟲的排泄器官應該是在進化歷程中因為某些原因而退化的。研究人員認為可能的原因之一是蚜蟲的飲食僅限於植物體液，這些體液在組成和結構上極為相似，面對如此單一而純凈的美食，蚜蟲的排泄器官就失去了作用。

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