當達爾文遇見加拉帕戈斯群島

2021-01-15 中國數字科技館

提到進化論,我們首先會想到偉大的英國生物學家達爾文。達爾文能提出生命演化理論,離不開他最重要的一段人生經歷,那就是長達五年的環球航行。而在其中,重中之重的故事就發生在如今已經威名遐邇的加拉帕戈斯群島。正是在那裡,達爾文終於與上帝說分手,曾經自以為是萬物之靈的人類,也從此走下神壇,意識到自己不過是演化故事中的一個角色而已。

達爾文的成長歲月

達爾文最終能提出生命演化理論,也跟他從小到大的成長經歷密切相關。達爾文出生於1809年,從小衣食無憂。他外公名叫喬賽亞·韋奇伍德,是英國最早最著名的古瓷業傳人之一。達爾文的祖父叫伊拉斯謨斯·達爾文,是個詩人,也是個自然科學研究者。達爾文的父親查爾斯·達爾文,是一位醫生。懷著子承父業的期待,他先後送達爾文的哥哥和達爾文到愛丁堡大學學醫,希望兄弟倆也成為醫生。但從小喜愛在大自然中遊走的達爾文不喜歡這樣的安排。

當達爾文來到愛丁堡大學的醫學院後,他發現自己對醫學實在厭倦,反而把更多的時間花在生物學上。正是在那時,他接觸到了法國科學家拉馬克的演化思想,並得知自己的祖父也曾撰寫過一些關於生物演化的推斷。達爾文在醫學院待了兩年多,最終還是退了學。但他的父親又安排他去劍橋大學學神學。和之前一樣,達爾文在劍橋仍然心向生物學,而且受到劍橋大學的動物學家亨斯洛的讚賞和幫助。比起醫生和牧師,他更想成為一個博物學家。

「小獵犬」號的環球航行

1831年,當22歲的達爾文從劍橋畢業時,亨斯洛恰巧得知,有一艘名為「小獵犬」號的考察船要遠行,時年26歲的船長費茨羅伊希望招募一名談得來的隨船博物學家。於是,亨斯洛向費茨羅伊推薦了達爾文。

1831年12月27號,「小獵犬」號從英國普利茅斯啟航,達爾文如願開啟了他的科學考察之旅。他帶了幾本書陪伴自己,其中就有英國地質學家萊爾的《地質學原理》。萊爾在《地質學原理》中說,地球面貌可能經過很多次演變而非一成不變,這讓達爾文陷入深深的思考:自然界中的萬千生命,會不會也是經由演化而來?

「小獵犬」號最主要的目的地是南美洲沿岸。1835年10月,達爾文隨「小獵犬」號來到加拉帕戈斯群島。雖然僅停留了一個月多一點的時間,這短暫的旅程卻對他產生了很大的影響。

由象龜引發的思考

加拉帕戈斯群島的官方名字是科隆群島,但當地人更喜歡沿用它最初的名字,稱呼它為加拉帕戈斯群島。16世紀西班牙航海家最早發現這片群島時,就給它取名「加拉帕戈斯」,這個詞在西班牙語中是陸龜的意思。既然島的名字就來源於龜,那麼,如果要在眾多奇異生物中選出一位「代言人」,就一定非加拉帕戈斯象龜莫屬了。

加拉帕戈斯象龜是現存體形最大的陸龜類群。達爾文剛一登島就發現,象龜簡直是往來船隻補給的最佳食物來源!巨大的龜類在航行中不用怎麼費心餵食,就能夠長期生存。它們可以在沒有水的情況下,僅憑體內的脂肪維持生命6個多月。所以對於遠洋航行的水手來說,這些象龜完全就是一隻只天然的大型肉罐頭。好在那個年代,加拉帕戈斯群島上象龜的數量估有數十萬隻之多,儘管被吃掉不少,島上依然有眾多的巨大象龜橫行。

達爾文發現,分布在不同島嶼上的象龜形態差別很大,尤其是龜殼形狀各異。形態的差別與不同島嶼的生態環境的差別有什麼聯繫呢?有沒有一種可能:這些不同形態的出現是為了適應不同的生態環境,或者說,是不同的自然條件選擇了不同的形態特徵?這是達爾文關於演化的最初靈感。

曾被忽略的達爾文雀

除了象龜,加拉帕戈斯群島的明星物種還有達爾文雀。

達爾文雀一點都不怕人,所以如果來到加拉帕戈斯群島,很容易就能看到這類雀鳥,甚至捕到它們——想必這就是當年達爾文能採集到多達70號達爾文雀標本的原因吧?

目前,大多數科學家認定達爾文雀共有15種,其中有14種都分布在加拉帕戈斯群島。加拉帕戈斯群島可以說是達爾文雀的寶庫!但是在當時,可能島上的好東西實在太多了,達爾文對這類雀鳥並沒有很上心。

達爾文錯失的重要線索,被著名鳥類學家古爾德抓住了,他揭示了達爾文雀在演化上的重要意義。其實,達爾文雀並不是土生土長的加拉帕戈斯「島民」。當達爾文雀的祖先漂洋過海,來到這片世外桃源時,因為這裡沒有其他種類的小鳥和它們競爭,所以自然選擇成了唯一能影響形態分化的原因。也就是說,完全是自然選擇,賦予了這些雀鳥的後代不同的喙,從而適應不同的食物和環境。達爾文雀喙部的分化,正是生命演化理論的絕佳例證。

對於達爾文而言,真正影響他的鳥,不是達爾文雀,而是嘲鶇。相比於種類繁多、差異細微的達爾文雀,在加拉帕戈斯群島,一共只有4種嘲鶇,而且這4種嘲鶇的分布相互隔離。在加拉帕戈斯群島,正是象龜和嘲鶇真正啟發了達爾文對於演化的思考,從而有了之後一系列故事。

演化試驗場

1836年,「小獵犬」號的旅程結束,達爾文回到了英國。隨後,他就寫了一本考察日記——《小獵犬號科學考察記》。這是他的第一本著作。這本書中集結了很多考察見聞、趣聞,以及收集標本的過程。20多年後的1858年7月1日,在英國倫敦一次重要的學術會議上,達爾文發表了他多年的思考和研究。而《物種起源》就是由此次發表的內容擴充而成,並一躍成為科學史上最重要的著作之一。

作為一片長時間遠離人類幹擾的世外桃源,加拉帕戈斯群島就像一個演化試驗場,孕育了自己獨一無二的自然世界。這一切恰巧在恰當的時間被年輕的達爾文所洞悉,於是,人類真正開始審視演化的力量,這是驅動整個自然界不斷變遷、發展的最大力量。

本文來自《科學畫報》

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