七君

原本“祖宗18代”都無(wú)肉不歡，但是在短短40年不到的時(shí)間里，它們就開(kāi)始轉(zhuǎn)向素食，甚至為了吃素而長(zhǎng)出了全新的身體結(jié)構(gòu)。這次，我們就來(lái)聊一聊一種能快速演化適應(yīng)環(huán)境的生物——意大利壁蜥。

克羅地亞附近的 Pod Kopiste島（左）的5對(duì)意大利壁蜥被帶到了波德-馬卡魯島（Pod Mrcaru）上，并且開(kāi)始向吃素演化

意大利壁蜥（Podarcis siculus）是一種很小的爬行動(dòng)物，體長(zhǎng)只有13厘米不到。它們的老家在歐洲地中海地區(qū)，是肉食動(dòng)物，最?lèi)?ài)吃的是各種節(jié)肢動(dòng)物，比如昆蟲(chóng)。因?yàn)殚L(zhǎng)相可愛(ài)而且數(shù)量驚人，它們不僅被當(dāng)成寵物，還是研究者的重要實(shí)驗(yàn)對(duì)象。

但誰(shuí)能料到，這種看起來(lái)只會(huì)眨巴眼睛的小東西敢和達(dá)爾文的經(jīng)典演化理論對(duì)線(xiàn)，在短時(shí)期內(nèi)無(wú)中生有地長(zhǎng)出了新的身體結(jié)構(gòu)，走上了類(lèi)似胖達(dá)一樣的葷轉(zhuǎn)素的演化道路。

事情要從1971年說(shuō)起。那一年，美國(guó)馬薩諸塞大學(xué)的生物學(xué)家 Duncan Irschick 和同事們來(lái)到了克羅地亞做項(xiàng)目。他們?cè)趤喌美飦喓Ｄ喜康腜od Kopiste 島上抓了5對(duì)意大利壁蜥，然后帶到了附近的波德-馬卡魯島（Pod Mrcaru）上。

不過(guò)，意外出現(xiàn)了。

克羅地亞獨(dú)立戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)。這場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)前前后后打了大概20年，直到90年代中期才徹底結(jié)束。由于戰(zhàn)爭(zhēng)，研究者們不得不中斷研究，把蜥蜴留在島上。

這個(gè)人類(lèi)社會(huì)的意外卻帶來(lái)了演化的意外。

2004年，克羅地亞恢復(fù)了波德-馬卡魯島的旅游業(yè)，研究者們得以登島取回當(dāng)初的實(shí)驗(yàn)品。一開(kāi)始，研究者們不確定當(dāng)初的蜥蜴?zhèn)冞^(guò)得好不好，甚至不知道它們是否還健在。但是島上的景象讓他們大吃一驚。

Irschick 回憶道：“島上全是蜥蜴?！边@原本不是什么大事兒，因?yàn)椴ǖ?馬卡魯島有自己的蜥蜴品種：達(dá)爾馬希亞壁蜥（Podarcis melisellensis）。可是對(duì)波德-馬卡魯島蜥蜴的基因分析顯示，這些蜥蜴里沒(méi)有任何一條是達(dá)爾馬希亞壁蜥，而全是當(dāng)初的那5對(duì)意大利壁蜥的后代。

這些研究者還發(fā)現(xiàn)了另一樁驚人的事：這些食肉蜥的五千多個(gè)后代現(xiàn)在全部都能吃素了。要知道在這些蜥蜴的老家Pod Kopiste島上，素食僅僅占微不足道的部分（7%不到）。但是波德-馬卡魯島上的意大利壁蜥不但能吃素，還很能吃：素食在春天占它們口糧的34%，夏天則變成了主食，達(dá)到了61%。

反芻動(dòng)物牛的消化道（粉）很大

在大多數(shù)生物學(xué)家眼中，吃肉的動(dòng)物突然能夠吃素，而且能消化超難分解的纖維素和木質(zhì)素是一件不可思議的事，因?yàn)榈厍蛏现挥袠O少數(shù)微生物（如白腐菌）能夠分解這些復(fù)雜的有機(jī)聚合物。

石炭紀(jì)（約3億年前）那會(huì)兒就是因?yàn)闆](méi)有任何生物能分解植物，才讓無(wú)法腐爛的植物尸骸在地下慢慢變成了煤炭。而現(xiàn)在地球上的動(dòng)物也無(wú)法直接消化植物纖維，牛馬等食草動(dòng)物都需要借助微生物發(fā)酵，因此需要長(zhǎng)出一個(gè)充當(dāng)發(fā)酵罐的巨大消化道。

因?yàn)檫@一點(diǎn)，許多研究者曾認(rèn)為，要從吃肉轉(zhuǎn)吃素就必須長(zhǎng)出更大的身體，這樣才能容納更大的腸胃。此外，能吃素的動(dòng)物的體溫還需要達(dá)到微生物活躍所需的高溫?？傊诔运厍耙L(zhǎng)成碳基培養(yǎng)皿的樣子，這兩個(gè)條件對(duì)于變溫動(dòng)物蜥蜴來(lái)說(shuō)十分苛刻。

那么，這些意大利壁蜥為什么突然能夠消化素食了呢？原來(lái)，它們長(zhǎng)出了祖先所不具備的腸道結(jié)構(gòu)——回盲瓣?；孛ぐ赀@個(gè)結(jié)構(gòu)是一種括約肌肌肉閥，它可以調(diào)節(jié)食物的消化速度，讓腸道細(xì)菌有充分的時(shí)間對(duì)植物進(jìn)行發(fā)酵，使其轉(zhuǎn)化為蜥蜴能吸收利用的脂肪酸。

回盲瓣本身并不是演化中的新產(chǎn)品，但在壁蜥家族中卻很罕見(jiàn)。實(shí)際上在意大利壁蜥所屬的有鱗目蜥蜴中，只有不到1%的物種具有回盲瓣。雖然其他脊椎動(dòng)物，比如胖達(dá)曾有食肉轉(zhuǎn)食素的記錄，但有鱗目蜥蜴很少發(fā)生這樣的事。

也就是說(shuō)，意大利壁蜥在至多30代、37年的時(shí)間里，演化出了一個(gè)嶄新的身體結(jié)構(gòu)，并從食肉改為食素。Irschick 打了個(gè)比方：這就好比人類(lèi)在幾百年內(nèi)長(zhǎng)出了一條新的闌尾（闌尾原本的功能是植物發(fā)酵罐）。

為了吃素，它們的身體不但長(zhǎng)出了新的括約肌，還把處理植物的工作“外包”給了配套隊(duì)友：一肚子的“蠱”。實(shí)際上，波德-馬卡魯壁蜥的腸道里充滿(mǎn)了能消化植物纖維的細(xì)菌和線(xiàn)蟲(chóng)，但是它們老家的同品種蜥蜴卻沒(méi)有，這也是令人嘖嘖稱(chēng)奇了。

當(dāng)然了，為了更好地“吃草”，這些蜥蜴的頭也變得更大更寬，身體也像理論預(yù)測(cè)的那樣變大了。

這些研究者評(píng)論道，一般來(lái)說(shuō)，要完全改變食性需要數(shù)百萬(wàn)年的時(shí)間。但是這些蜥蜴只花了40年不到的時(shí)間就適應(yīng)了環(huán)境，這可以說(shuō)是十分離奇了。Irschick 說(shuō)：“這種演化速度是史無(wú)前例的?！奔幽么篼溂獱柎髮W(xué)的生物學(xué)家Andrew Hendry 也表示了贊同：“這種變化非常驚人?！?/p>

身體的變化也帶來(lái)了行為和群體結(jié)構(gòu)的變化。由于不需要再追擊獵物，它們的后腿變得短，速度也變慢了。再者，現(xiàn)在大家都愛(ài)吃“草”，而植物在島上很多，這些蜥蜴的領(lǐng)地意識(shí)減弱了，也住得更近了，它們生出了更多小小蜥蜴，讓種群密度變得很高。

闌尾的位置

意大利壁蜥身體的變化也打破了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)平衡。在意大利壁蜥轉(zhuǎn)向素食的過(guò)程中，這個(gè)島上原本的蜥蜴群落卻被徹底擊敗。雖然研究者們并不知道這個(gè)過(guò)程是如何發(fā)生的，但是現(xiàn)在外來(lái)的蜥蜴完全占據(jù)了本地蜥蜴的棲息地。

這項(xiàng)驚人的研究發(fā)表在2008年的《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。這個(gè)發(fā)現(xiàn)也改變了研究者們對(duì)演化的認(rèn)識(shí)。這篇論文指出，快速演化或許是一種普遍現(xiàn)象，而非傳統(tǒng)達(dá)爾文主義所認(rèn)為的那樣，是一種罕見(jiàn)特例。

可是，40年就能進(jìn)化成吃素的家伙未免也太能屈能伸了吧？到了葷菜往臉上懟的地方，它們還能這么淡定嗎？

有研究者開(kāi)始琢磨，如何讓這些小家伙“破戒”并重新開(kāi)始吃肉。他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果再一次讓研究者們驚掉了下巴。

2010年，比利時(shí)安特衛(wèi)普大學(xué)的研究者 Bart Vervust 和同事發(fā)表了他們做的一系列實(shí)驗(yàn)。在15周里，他們給抓來(lái)的波德-馬卡魯島意大利壁蜥投喂節(jié)肢動(dòng)物（比如昆蟲(chóng)），看看它們的身體會(huì)不會(huì)出現(xiàn)變化。除了“肉”以外，這些壁蜥吃不到任何素菜。

結(jié)果，這些蜥蜴的腸道變短了，回盲瓣甚至直接消失了。原來(lái)對(duì)于意大利壁蜥來(lái)說(shuō)，這回盲瓣是可以任意開(kāi)關(guān)的啊。

實(shí)際上，回盲瓣“召喚術(shù)”對(duì)于意大利壁蜥來(lái)說(shuō)可能只是一種不值一提的小技能。它們極強(qiáng)的適應(yīng)能力早就得到了各種研究。比如，意大利壁蜥雖然來(lái)自又干又熱的地中海地區(qū)，但它們居然能夠適應(yīng)紐約長(zhǎng)島零下20攝氏度的冬天，并且擴(kuò)散到了北美的許多地方。

這是因?yàn)樗鼈兛梢赃M(jìn)行進(jìn)階版本的冬眠：讓體內(nèi)的水直接進(jìn)入過(guò)冷（低于冰點(diǎn)）狀態(tài)而不結(jié)冰，通過(guò)這種“整機(jī)保護(hù)模式”直接睡過(guò)冬季。它們還善于學(xué)習(xí)。2018年發(fā)表在《生物學(xué)報(bào)》（Biology Letters）上的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，它們不但能套用同種蜥蜴的經(jīng)驗(yàn)，甚至能從不同物種的蜥蜴身上學(xué)習(xí)，找到藏有食物的塑料盒子，并打開(kāi)蓋子取出食物。

這樣看來(lái)，已經(jīng)忘記肉味只會(huì)暴啃竹竿的胖達(dá)君要努努力了呀，吃素的動(dòng)物頭大肚子圓體溫高，看來(lái)吃素不能減肥咯！

意大利壁蜥（Podarcis siculus）

（本文經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載自“把科學(xué)帶回家”公眾號(hào)，有刪節(jié)）