越來越多的證據認為,人類是現在地球演化上的主要驅動力。從選擇育種到環境調節,我們正改變地球如此地多,以至於我們不僅在改變氣候,也在改變生命本身的演進方向。

宏大計畫

現在,在一個由 287 個科學家所參與,橫跨 26 個國家中 160 個城市的宏大計畫中,研究人員檢視了,都市化是如何地影響了全球的演化。他們使用了白三葉草(white clover,學名:Trifolium repens)作為模型。這種植物原生於歐洲及西亞,但在全世界的城市中都能發現它們。

多倫多大學密西沙加分校(University of Toronto Mississauga,UTM)的演化生物學家馬克·強生教授(Marc Johnson)說:「過去,從來沒有過如這般規模的田野調查來研究演化;或者是一個全球化的研究,來了解都市化是如何影響演化的。」

平行演化

在研究團隊沿著從城市延伸出去、經過郊區、然後到鄉下的梯度,收集了超過 11 萬份樣本後,他們發現,無關氣候如何,比起那些在鄰近的農村或森林發現的三葉草,在城市發現的三葉草、與在另一個世界的城市發現的三葉草,這兩者彼此間更為相似。

這是平行適應演化(parallel adaptive evolution)的一個例子,也就是分離的生物群落在不同的地點,經相同的選擇壓力(selective pressure)而塑造出特定的特徵。它顯示出,在塑造這些特徵這方面,比起例如地方群落基因及氣候等自然現象的影響,人類改變環境的影響更大。

雖然全球都市化很明顯共享有很多特徵,但是還沒有很確立說,這些特徵一起共同作用,將演化推往同一個方向。

UTM 的生態學家詹姆士·桑坦戈洛博士(James Santangelo)說:「我們剛剛展示了說,這情況通常會以很相近的方式,在全球範圍內發生。」

研究人員們在論文中寫到:「要讓都市化來驅動平行演化,都市區域必須要在影響有機生物體合適度的環境特徵上趨於一致。」

人類活動的結果

更細看的話,這個國際團隊發現,其中一個沿著都市至鄉間而改變的特徵是,這種植物所產生的氰化氫(hydrogen cyanide,HCN)。白三葉草用這種化學物質來作為防衛機制,以對抗掠食者。同時,HCN 也幫助它們抵抗乾旱。

比起那些生長於都市中心的白三葉草群落,最遠鄉村中的白三葉草群落有 44% 的機率更有可能產生 HCN。比起在城市,鄉間的放牧似乎更有利於 HCN 的生產,畢竟在城市中,放牧所產生的壓力並不強。在缺乏這種壓力下,乾旱就變成了驅動因素。

即使在每個梯度之間的白三葉草都有著強烈的基因流動下,這個現象還是發生,這代表著這種化學物質的濃度一次又一次地經過了強烈選擇。

我們人類早就已經打破海洋中動物的自然尺寸範圍,一部分是因捕撈而選擇性地移除了較大的魚,留下更多有著小尺寸基因的魚繁衍下一代。現在的魚平均起來,體型小了 20%,生命週期則是短了 25%。

我們人類行為當中無心的後果,也正在改變鳥類的形狀。2018 年,動物學家莎拉·奧托博士(Sarah Otto)說過:「懸崖燕子的翼展已經演化為,在道路附近會比較短,而在路上被殺死的燕子則有較長的翅膀,這與在面對交通時,機動性增加的天擇是一致的。」

這些最新發現也貢獻了另一個例子,證明都市訊號在演化上的清楚影響。研究已經表示,相較於在大自然與非都市的人類社會中,在都市化地區演化改變的速率比較大。

UTM 的生物學家羅伯·奈斯助理教授(Rob Ness)說:「這是我們所擁有、最有說服力的證據,證明我們正在改變城市中生命的演化。除了生態學家以及演化生物學家外,這也是會對社會很重要的。」尤其是,相較於 2000 年,我們預期會在 2030 年時,增加 3 倍的都市化土地。

未來研究目標

研究人員們已經盡可能累積了很大的資料庫。現在,他們可以進一步調查人類對於三葉草演化的影響。藉由更加了解我們是如何意外地驅動這些改變,我們就更有機會有意識地掌握方向盤,並將演化導向至我們更了解且更安全的道路上。

作者們做出以下結論:「這項知道可能可以幫助保育地球上一些最珍貴的物種、減輕害蟲的影響、改善人類福祉、並且對了解基本的生態演化過程做出貢獻。」

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參考資料:

  1. Koumoundouros, T., (2022, March 17). A New Study Has Identified a Dominant Force Driving Evolution on Earth Today. ScienceAlert
  2. Santangelo, J. S. et al., (2022, March 17). Global urban environmental change drives adaptation in white clover. Science. DOI: 10.1126/science.abk0989
  3. Alberti, M. et al., (2017, January 3). Global urban signatures of phenotypic change in animal and plant populations. PNAS. doi.org/10.1073/pnas.1606034114
  4. 圖片來源:https://www.sciencealert.com/we-humans-are-now-a-dominant-force-driving-evolution-on-earth(圖:Sean Pavone/iStock/Getty Images Plus)
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