世界上的生物体个头大小千差万别，甚至亲缘关系很近的物种间，也有成百上千倍的差别。大家最熟悉的是猫和老虎，二者长得很像，属于同一个科，猫科，体重差别上百倍。几年前，Science报道了像水牛一样大的老鼠（ A Rodent as Big as a Buffalo ）。这些个头差异是怎样进化的呢？看过一些恐龙记录片的网友大概知道，恐龙时代，哺乳动物的祖先刚出现在地球上时，大小就像现在的老鼠。恐龙灭绝后，哺乳动物的个头猛增，出现了像猛犸象、鲸鱼之类的巨兽。 最近PNAS发表的一项研究显示，陆地动物体重增加一千倍大约需要5百万代，水生动物（如鲸鱼）快一些，需要大约3百万代。更有趣的是，作者发现，个体变小得进化就快多了，比变大相同倍数所需的时间快了10倍以上。也就是说，大动物中进化产生小动物很容易，但小动物中进化产生大动物就难了。 为什么变小容易、变大难呢？由于无法访问全文，暂时不知道作者有没有深入讨论其中的原因。我做一点猜测，大家一起讨论。 进化快慢可能的决定因素存在于生物进化的三个基本方面：一是基因突变，二是自然选择，三是随机漂变。 会不会个体大的突变发生频率远低于个体变小的突变呢？我认为这种可能性不大。一些影响个体大小关键基因，活性增强突变会使个体变大，活性减弱突变会使个体变小。这一问题，我们可以从癌症研究中获得一些启示。癌症的发生，既有原癌基因活性增强的突变引起的，也有肿瘤抑制基因活性减弱的突变引起的。也就是说，现有的正常基因，活性变强和活性变弱的突变都很常见，虽不敢说绝对相同，至少可以说差别不太大。 另一种可能就是，变大和变小的突变虽然在自然界中以类似的频率出现，但变大的突变比变小的突变适应环境的可能性小。大的容易被淘汰，小的容易活下来。想想自然界养活一种大象需要一个什么样的生境（或专业一些，生态位），而养活一种老鼠又需要多少空间和资源。变大的突变使自己进化的路越来越窄，变小的突变使自己进化道路越来越宽。小个子们高兴一下吧，我们有进化优势（开个玩笑）。 最后一种可能，随即漂变。生物界存在这样一个规律，生物体个体越大，有效种群越小，自然选择的效率越低，随机因素对进化的影响越大（这里面的背景知识，请查阅种群遗传学有关书籍）。使个体进一步变大的突变，即使有利于个体的生存和繁衍，也不一定能在自然选择中保留下来。相反，个体变小，随机因素的作用变弱，只要变小的突变有利就会很快在种群中扩散。但我认为这种可能性不大。感觉新变异对现有种群大小的影响不会太大。 参考文献 Richards S, There and Back Again. http://the-scientist.com/2012/02/01/there-and-back-again/ 。 Evans AR et al. The maximum rate of mammal evolution. PNAS http://www.pnas.org/content/early/2012/01/26/1120774109.abstract
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