简历阅读- - -进化是地球上最伟大的表演

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进化是地球上最伟大的表演

这些视频是通往科学的大门。

科学可以是一种特殊的快乐之源——这种快乐,在很大程度上是人类所特有的,是理解我们所生活的宇宙的快乐。由史蒂夫Stewart-Williams……

年代科学可以是一种特殊的快乐之源——这种快乐,在很大程度上是人类所特有的,是理解我们所生活的宇宙的快乐。对一些人来说,科学的乐趣是唾手可得的;他们从小就迷上了科学,然后在他们的余生中享受到定期的科学研究。但对其他人来说,就没那么容易了。许多人可以对科学着迷,但出于这样或那样的原因,不要立即接受它,也永远不会尝到滋味。当然,他们认识到科学是多么有用,但他们却对科学发现带来的乐趣闭门不出。

因此,像我这样的科学教育家总是试图找到让人们对科学感兴趣的方法。我怀疑有一种方法被相对忽视了,那就是利用表情包和YouTube上的病毒视频作为通往科学的入门药物。其中一个特别有效的领域是动物行为科学。许多病毒式的动物片段——大猩猩和瞪羚,奇怪的鸟类和蜜蜂——表面上看起来像是无聊的乐趣,但事实证明,它们承载着关于我们人类进化的重要教训。皮毛和羽毛的表兄弟以及我们自身的进化。

以下是我最喜欢的一些。享受吧!


行为的发展

动物行为科学的第一课是:自然选择不仅创造了解剖学上的适应,比如眼睛、翅膀、牙齿和爪子;它也创造了行为适应。换句话说,行为是进化的。更准确地说,支持行为的动机和神经回路在进化。和眼睛和爪子一样,这些都是适应能力,最终是为了将产生它们的基因传递下去。

以一个简单的例子开头,想想这个勤劳的小蜘蛛,努力编织她的网。

完成这一过程所需的精确的身体运动序列是由自然选择精心打造的,就像蜘蛛的八条腿、八条眼睛和外骨骼一样肯定。(蛛网本身也是自然选择的产物,但那是另一个故事.)

现在,蜘蛛在它小小的蜘蛛头脑中大概没有一个完整的网络的想象,就像人类建筑师或工程师那样。即便如此,自然选择能设计出如此复杂的本能模式,令人惊讶,它能将如此多的行为复杂性挤进如此微小的大脑。想象一下,要建造一个蜘蛛大小的机器人来做到这一点是多么困难!

自然选择是一位天才工程师

这只是一个非常普遍的趋势的一个例子,即自然选择通常构建的机制,人类工程师仍然难以匹配。这是另一个例子:支撑这只鹰头部稳定的神经结构。


头部稳定在动物界很常见,在鸟类中尤其常见。它与相机的图像稳定功能相同:即使运动,也能保持稳定的视野。这样做的主要进化回报是,它有助于动物稳定地锁定猎物:这对猎物的捕杀是很有利的。

进化军备竞赛

对于许多动物来说,狩猎是一项至关重要的适应任务,自然选择建立了各种各样的适应机制来促进狩猎。但一旦你有了猎人,你也就有了猎人——而最终落入猎人的肚子对猎人来说并不符合他们的利益。因此,猎人在猎物身上创造了一种选择压力,使其适应,以抵御猎人。这些适应性反过来增加了捕猎者有效捕猎能力的选择压力,而这又进一步扩大了猎物有效反捕食技术的选择压力,等等。最终结果是掠食者和猎物进化出越来越复杂的适应能力,对双方都没有整体优势。生物学家称之为进化军备竞赛,这是进化变化的主要推动力。

在这段视频中,我们看到了这样一场军备竞赛的成果,一个惊人的自然选择产品险些逃脱了另一个惊人的自然选择产品的魔爪。这次…


(顺便说一句,剧中的明星是袋鼠和响尾蛇。)

装死

在这类故事中,蛇经常扮演坏人。但是蛇既是猎物又是捕食者,既是受害者又是受害者。因此,就像许多其他动物一样,蛇进化出了一套行为适应,旨在阻止潜在的捕食者。这里有一个很好的例子:猪鼻蛇伪装自己的死亡回应一个明显的威胁。小家伙可能会获得奥斯卡奖…

集体行为

袋鼠鼠和猪鼻蛇在独自对抗大自然的敌对力量。然而,通常情况下,动物们会一起努力打败掠食者和其他危险。奇怪的是,一些最令人印象深刻的例子并不是在像我们这样脑容量大、聪明的动物身上,而是在像昆虫这样脑容量小的动物身上。

例如,在这段视频中,我们看到数百只蜜蜂在进行集体威胁展示。这种被称为“闪烁”的展示类似于体育场中的波浪,旨在吓跑黄蜂和其他捕食者。不得不说,我觉得这对我有用。


兴高采烈

到目前为止,我们看到的所有适应性进化都是为了帮助它们的主人生存下来。但自然选择不仅仅是为了生存。即使一个有机体活了一千年,如果它在这段时间里没有产生任何后代,它的基因也会在它死亡的那一刻从基因库中删除,就像它只活了一天一样肯定。除了极少数例外,如果你想让你的基因持续存在,你就必须有后代。在有性繁殖的物种中,这意味着寻找配偶。

这就给我们带来了自然选择的一个重要亚型,被称为性选择. 性选择是对提高一个人繁殖成功率的特征的选择,而不是对一个人的生存或寿命的选择。有时,这意味着有助于一个人从同性竞争对手中脱颖而出的特质,比如公鹿会紧锁犄角,为接近母鹿而战斗。然而,通常情况下,这意味着帮助主人吸引潜在性伴侣目光的特质。

典型的例子是孔雀的尾巴。这种笨拙的附体进化不是为了提高孔雀的生存前景——如果有的话,恰恰相反——而是为了吸引任何路过的雌孔雀的性注意。孔雀的尾巴是性选择的一个老生常谈的例子,以至于很容易忘记它是多么的神奇和奇怪。这里有一个快速的提示:

奇怪,只有更奇怪

虽然孔雀的尾巴是性选择最著名的例子,但它实际上只是性选择的冰山一角。在各种各样的物种中,性选择使雄性——有时雌性也如此——变成了活生生的性装饰品,装备着五颜六色的头冠,疯狂的舞蹈,以及成千上万的其他奇迹。

以这种奇怪的生物为例:长垂肉的伞鸟……


它胸前挂着的肉垂是一种性展示:伞状的鸟相当于孔雀的尾巴。埃尔维斯短发也一样。(性选择真的在鸟类身上发挥了作用。)

进化的权衡

适应性从来不是完美的;它们总是涉及到收益和成本的混合,选择倾向于当时可获得的收益-成本比最小的变体。更准确地说,选择倾向于收益成本比最小的变异平均.因此,平均而言,炫耀性感的尾巴或与对手争夺配偶的好处超过了代价——如果不是这样,这些东西就永远不会进化。但这并不意味着对每个人或每一件事来说,收益大于成本。这里有一个生存的自然选择胜过性选择的例子…


父母的关心

交配在进化中至关重要。然而,对许多物种来说,这仅仅是个开始。尤其是哺乳动物和鸟类,它们的幼崽往往无法独立生存。因此,自然选择造就了一种新的行为:亲代抚育。

这里有一个很好的例子:一只鸟妈妈在面对重大威胁时拒绝抛弃她的蛋。


她为什么要冒这个险?答案是,任何引起这种倾向的基因都很有可能被定位到她的后代身上。实际上,这些基因是在照顾自己在其他身体中的副本。

当然,鸟妈妈不是思考关于保存她的基因;她只是想保护自己的孩子。但是为什么?她想吗?简单:因为鸟妈妈过去认为没有想要保护自己后代的人比那些想要保护自己后代的人存活下来的后代要少,因此保护后代的愿望在每一代中变得越来越普遍。

别误会我的意思:鸟妈妈并不总是保护它们的幼崽;有时,为了以后能有更多的后代,他们会减少损失。但事实上,他们大部分时间都在保护自己的孩子,而决定保护或减少他们损失的心理机制则是自然选择带来的行为适应。

不仅仅是妈妈

在大多数亲代物种中,雌性负责照顾幼崽,而雄性则是游手好闲的父亲。然而,就像生物学中几乎所有的事情一样,这一规律也有许多例外。例如,在某些物种中男性是主要的照顾者,而在其他情况下,两性都帮助照顾它们的后代。(这不应该太让人吃惊;毕竟,我们自己就属于后一种。这里有一个很好的例子,一只雄性大猩猩在努力工作:一只银背大猩猩在他的家人过马路时站岗。


家庭之外的利他主义

亲代抚育是生物世界中最普遍的一种趋势,即有机体倾向于多关心遗传上的亲戚而不是不相关的个体。这种趋势不仅存在于动物王国中,也存在于植物、细菌甚至病毒中。

然而,在现实世界中,利他主义并不总是局限于家庭的界限。在某些物种中——尤其是我们自己——个体也经常与非亲属合作并帮助他们。有时,偶尔,我们的友好和合作甚至超越了这一点。

最后一段视频很好地捕捉到了这一点。这让我想起了我最喜欢的一句话,这句话来自查尔斯·达尔文,他推动了整个研究领域的发展:“对所有生物的爱是人类最高贵的属性。”完全同意!



史蒂夫·斯图尔特-威廉姆斯是本书的作者《理解宇宙的猿类:思维和文化如何进化》(The Ape That understanding The Universe: How The Mind and Culture evolution)(2018。剑桥大学出版社)。关注史蒂夫推特

引线图像:光滴/快门托

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