老子在《道德经》中曾经说过:道生一,一生二,二生三,三生万物。这是一句穿越古今的成言,道出了宇宙万物诞生和发展的规律——
7个基本音符,在音乐家手中却可以演奏出于变万化的美妙旋律;
0和1,计算机系统工程师可以利用它编写出复杂的操作系统;
26个英文字母,在文学硬汉海明威的手中它们可以排列出鸿篇巨著《丧钟为谁而鸣》;
基本粒子,在物理学家看来是构成庞大宇宙中一切物质的基础;
ATGC, 脱氧核苷酸只有这四种类型。许多脱氧核苷酸按一定顺序构成DNA。就是这些DNA承载着自然界几乎所有生物体的遗传信息。
仅仅ATGC编码的DNA是如何承载这么大的遗传信息量的呢?试想一下,1个核苷酸有4种可能的变化(A, T, G和C) , 倘若—条DNA序列只包含两个核苷酸(AA, AG, AC, AT, GA, GG……TT) , 一共便有16种组合方式(4的2次方)……假设—段DNA序列中有100,000个脱氧核苷酸对,其中只有100个是可变的,就有4的100次方种基因组类型,其变化形式就有1.61乘以10的60次方,这简直是个天文数字。
然而,这仅仅是单核苷酸变异的可能性,生物体内还其他形式的结构变异,这种变化可能性就更多了。这所能够承载的遗传信息量将更加庞大,因此我们无须怀疑DNA的信息承载量,有了这个做基础,才保证了生物的多样性。
诞生:从一片沼泽地开始
生物多样性,包括三方面:遗传多样性,物种多样性和生态系统多样性。笔者最近一直在思考—个问题,就是如何将生物多样性的这三个方面以一个递进的方式呈献给大家。查阅了大晕资料寻找例证,结果总觉得缺点什么,辗转反侧,最后还是决定基于假设的方式建立一个模型吧。
暂且相信一次宇宙生命论,即“地球上最初的生命来自宇宙间的其他星球”。远古时代,一块陨石闯入地球的大气层,坠入某沼泽环境。陨石中携带了一种来自外太空的生命。假设该物种的基因组大小为120M, 也就是 120,000,000个脱氧核苷酸对,其中有99%的序列是保守不变的,那么其余可变换的区域也有1.2M之多,如前所述,仅仅计算单核苷酸变异的遗传信息承载量,结果就是4的1.2M次方,这个数字估计用现在最快的计算机也要算上一段时间。
数代繁殖之后,该物种的种群渐渐庞大。繁殖保证了该物种的遗传信息能够代代相传,而变异也在此过程中不断发生。倘若个体发生变异不能适应环境,甚至是直接致死性的,这种变异就几乎不可能被保留下来;反之,如果变异是无关紧要的,不影响该生物的繁殖,甚至更有利于在此环境中生存,则这种变异会顺利的流传到下一代。因此,这些变异一代一代传了下来,该种群在繁衍了许多代以后,就形成了多样化的群体。
又过了若干年,该物种的种群数量已经达到一定规模,并从沼泽环境向周边陆地扩散。个体间的基因组并不相同,他们表现出适应新环境的能力也不尽相同,大部分个体在新环境下因不适应环境而死亡,而存活下来的少数个体开始在新的环境下繁衍生息,遗传并变异着,同时继续向周边扩散。
地理环境是不断变化的,加之生物群体持续向新坏境扩散,导致新环境下形成的群体逐渐与原来的群体渐行渐远,进化使它们携带着相对稳定的适应新环境的基因,新的群体开始发展壮大,而与原来群体的基因组比,新群体的基因组除了一些比较保守的功能区域之外,已经基本面目全非,它们自己也许不知道,自己已经是一个新的物种了。
当这些新的物种,再回到原来的发源地时,它们已经不能融入原来的群体,因为通常不同物种之间是不能发生基因交流的。
一个很长历史时期的进化,物种就这样重复着上述过程,“一生二,二生三, 三生万物,”形成了多样的生物——仙人掌不易散失水分而适应了干旱的沙漠环境,猎豹因其奔跑速度快而适应了没有太多障碍物的草原;秏牛因为心肺功能强大能在高原上繁衍生息;企鹅有着厚厚的皮下脂肪层来抵御南极的寒冷,甚至某些细菌可以适应100℃以上的温泉环境……我们的地球因此勃勃生机。
世界上没有完全相同的两片叶子,就连同一个物种的种群内的基因组也是变化万千,这为后来的物种分化奠定了基础,也成就了大自然的生物多样性。
物种的新陈代谢
自然环境的变化促进了物种的进化,但也成为物种灭绝的罪魁祸首。迄今为止全世界发生过5次超大型的大灭绝事件。因为全球性的环境变化,气候突变、沙漠范围扩大、火山爆发、大气成分的改变,整科,整目甚至整纲的生物在很短的时间内, 彻底消失或仅有极少数残存下来。物种消失后就无法再生,只有深埋在地下的化石告诉我们:鹦鹉螺、无颌鱼、三叶虫、恐龙、剑齿虎……, 这世界,他们也曾来过。不过值得庆幸的是,每次生物大灭绝之后, 劫后余生的一些物种又会分化出一些适应新环境的新物种,并会迅速丰富地球上的物种多样性,生物圈依然会再度繁荣。
达尔文的观点认为 “物竞天择,适者生存”。两个物种如果对空间资源需求相近,往往因竞争排斥原理而难以长期共存,除非空间和资源十分丰富。自然条件下,资源总是有限的,更具竞争优势,更适应环境的生物往往会更易于生存,而处于劣势者则会被淘汰,从而造成某些物种种群的衰退或消失。
进化导致的是两个有亲缘关系的物种去占据不同的生存空间和资源,减少竞争的机会。以古猿为例, 最开始猿类都是生活在森林里,后期因为森林面积的减少, —部分古猿在来到草原上。最终森林的古猿进化成了大猩猩、黑猩猩、长臂猿等,而草原上的古猿进化成人类。
愚蠢的行为
以上所述物种灭绝原因是在自然状态下的自生自灭,这是生物圈中正常的物种新陈代谢过程,并不可怕。因为还有更可怕的,——人类活动对物种的严重影响。自大航海时代以来,地理大发现把世界各大洲联系在一起,把文明带到世界各地的同时,也带来了灾难。作为食物链最顶端的人类可以是任何动植物的天敌,直接参与生物链,打破生态平衡。
蒙古草原上, 狼吃羊和马,也吃田鼠野兔和黄羊,田鼠野兔黄羊等又吃草,草又是羊和马的主要粮食,本来这些生物形成了环环相扣的食物链,它们相互制约相互促进,与草原共同生存了几万年。
有一天,蒙古人来到了草原,觉得狼是牛羊的天敌,就采用了各种方法消灭狼,以保护他们的牛羊,但是他们却没有注意到狼对于草原也是有利的, 因为狼也吃田鼠、野兔和黄羊等草原上的大害,限制了田鼠、 黄羊的数量,保住了绿草,牛羊有充足的食物来源。人类的疯狂杀戮使得狼群销声匿迹,而田鼠、野兔和黄羊等大量繁殖,将一大片一大片的绿草吃光,经常的将草连根拔起,最终破坏了草原,许多地方演变成沙漠,而牛羊的数量也急剧减少。看似聪明实则愚蠢的人们,不但破坏了食物链,最终也破坏了自己生活的美好家园。
另一经典案例发生在16世纪后期。带着来复枪和猎犬的欧洲人来到了毛里求斯,渡渡鸟成了他们主要的食物来源, 大量的渡渡鸟被捕杀。1681年,最后—只渡渡鸟被残忍的杀害了。从此,地球上再无渡渡鸟了,它们只存在于博物馆的标本室和画家的图画中。渡渡鸟灭绝后,毛里求斯特产的一种珍贵的大颅榄树也渐渐稀少,似乎患上了不孕症。本来渡渡鸟是喜欢在大颅榄树的林中生活,在渡渡鸟经过的地方,大颅榄树总是繁茂,幼苗笠壮。 到了20世纪80年代,毛里求斯只剩下13株大颅榄树,好在科学家最终揭开了渡渡鸟和大颅榄树之间的关系之谜, 找到吐绶鸡来代替渡渡鸟的职能,才使得这种树木绝处逢生。
生物多样性的另—大杀手则是生物入侵,尽管生物入侵过程中人类并没有直接参与破坏生物链, 但是人类活动在生物入侵过程中起到了导火索的作用,有意或者无意的引进种植外来物种,使得这些外来物种在当地没有了天敌制约,生物链被破坏,进而导致生态系统失衡。
1859年,溃大利亚的一个农夫为了打猎而从外国弄来几只兔子后,一场可怕的生态灾难拉开了序幕。兔子是出了名的快速繁殖者,在澳大利亚没有天敌。由于数量不断翻番,它很快就开始毁坏庄稼。到1950年,澳大利亚的兔子的数量从最初的五只增加到了五亿只,这个国家绝大部分地区的庄稼或草地都遭到了极大损失, —些小岛甚至发生了水土流失。绝望之中,人们从巴西引入了多发黏液瘤病,搞起了针对兔子的细菌战, 结果证明这只是使不断恶化的状况得到暂时缓解, 一小部分兔子对这种病毒具有天然的免疫能力,它们在侥幸逃生后又快速繁殖起来。整个20世纪中期,澳大利亚的灭兔行动从未停止过。
硬道理中的硬道理
事实上,人类行为对生态系统的影响远不止这些,更加可怕的是环境的污染导致的生态多样性降低。自19世纪工业革命以来,全球变暧,废物排放,化学药剂的使用,植被破坏,沙漠化等环境问题,导致的物种灭绝现象至今仍在上演。今天,人类所谓的建设导致大批的森林、草原 、河流消失了,取而代之的是农田、 工厂、臭水沟……,正如韩寒的小说《一座城池》里所描述:
“……我们开车出发,经过表面繁荣的工业区。一座座巨大的工厂分布在路的两边,巨大的烟囱排出五颜六色的气体,将天空点缀得如节日般喜庆。工厂排出的彩色的水让周围的河道也绚丽缤纷,和天空相映成趣,鱼儿纷纷欣喜地浮出水面感受改革开放的春风,空气的味道都和别的地方不一样。在四车道的大路上,卡车欢快地直冒黑烟,运输着生产物资,轿车也欢快地拉着警报,载着来视察的领导。真是一派欣欣向荣的景象。……”
这种“欣欣向荣”能够持续多久呢?亦如韩寒所说,只是”表面繁荣” 。据统计,全世界每天有75个物种灭绝,每小时有3个物种灭绝。英国一支科研团队在近期出版的《科学》杂志上发表的英国野生动物调查报告称,在过去40年中,英国本土的鸟类种类减少了54%,本土的野生植物种类减少了28%,而本土蝴蝶的种类更是惊人地减少了71%。一直被认为种类和数量众多,有很强恢复能力的昆虫也开始面临灭绝的命运。甚至有人认为:自工业革命开始,地球就已经进入了第六次物种大灭绝时期。
马克思说,存在即是合理。这句话也可以反过来说,灭亡也是合理的。其中关键之处,在于这个“理”,也就是自然规律。维持生态系统平衡,保护好环境,使人类能走的更远。如果与“理”背道而驰的话,所谓的“第六次物种大灭绝时期"的到来也是合理的,绝不是耸人盺闻。
其实,老子的《道德经》中还有一句话: "人法地, 地法天,天法道,道法自然。”可以说这与开篇的那句话形成了一副绝妙的对联。如果说上联是宇宙万物诞生和发展的规律,那么这句则是对人类生存法门的完美浓缩:我们还是一切尊重自然规律。发展是硬道理,但因为发展而破坏了我们赖以生存的家园,得不偿失啊。所以善待环境,保护大自然则是硬道理中的硬道理。
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