蜥蜴?zhèn)b

對于喬納森·洛索斯而言，加勒比群島及其爬行動物居民是研究物種進化的實驗試管。

1996年10月17日的清晨對于喬納森·洛索斯（Jonathan Losos）而言不過是尋常一天的開始。這位進化生物學家戴上寬大的帽子，涂好防曬霜，然后乘船前往巴哈馬大埃克蘇馬島附近的幾個尚未命名的小島。三年前，他和生態(tài)學家大衛(wèi)·斯皮勒（David Spiller）在那里引入了當?shù)氐尿狎嫫贩N，以了解它們?nèi)绾卧谠?jīng)沒有蜥蜴的地方競爭。這對研究者整天設(shè)陷阱捕捉蜥蜴，記錄它們的準確位置并對附近的昆蟲、蜘蛛和植被進行評估。他們擔心天氣預報提及的即將到來的颶風，但當?shù)厝藙t似乎頗有自信，認為會像往常一樣，這場颶風會偏離軌道，最后放這些群島一馬。

然而這次并沒有像往常一樣。第二天，由于颶風麗麗登陸大埃克蘇馬島，洛索斯和斯皮勒不得不幫著酒店老板用木板將他們所住的海濱小屋的窗戶一一封上。隨后大風刮起，第一陣雨傾盆而下，他們匆忙躲進山上一個空心磚建筑。當晚，大風刮掉了部分屋頂，并折斷了棕櫚樹，4米深的風暴潮淹沒了街道。兩天后，他們發(fā)現(xiàn)自己租來的摩托艇卡在了樹上。蜥蜴的狀況更是糟糕。當洛索斯和斯皮勒好不容易回到他們最常去的試驗點時，卻發(fā)現(xiàn)島上被颶風刮得幾乎寸草不留，所有的蜥蜴也不知所蹤。洛索斯研究課題中所遇到的挫折成為他研究動物如何適應加勒比海及其周邊島嶼復雜多變環(huán)境的開始。

颶風麗麗過后，又有6次颶風侵襲了這些小島，并刮跑了島上由洛索斯引進的動物。盡管當時洛索斯和他的團隊常駐華盛頓大學圣路易斯分校，他們?nèi)匀粓猿衷诩永毡鹊貐^(qū)收集有關(guān)動物如何適應掠食者、颶風造成的環(huán)境破壞以及其他自然或人為的生存挑戰(zhàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)。作為爬行動物終身愛好者，洛索斯的部分研究動力來源于他對一類名叫“安樂蜥”的蜥蜴的熱愛，這類蜥蜴常見于美國中南部和整個加勒比地區(qū)。他也將安樂蜥視為一個契機。將近200種安樂蜥生活在島上，而它們的生活方式、棲息地和發(fā)展史被證明是探索進化學重大問題的載體。“喬納森的那些島嶼就像是巨大的實驗試管，而他則是那個終極玩家。”耶魯大學進化生物學家瑪莎·穆尼奧斯（Martha Mu?oz）如是說。

洛索斯對安樂蜥的研究表明，進化的發(fā)生速度比大多數(shù)科學家所設(shè)想的要快，并且與某些業(yè)內(nèi)先驅(qū)提出的主張相反的是，這些進化常常是可以預測的。面對相似的生存挑戰(zhàn)，不同的種群常常會進化出相似的解決方案。在他的研究生涯中，洛索斯指導過數(shù)十名年輕科學家，而他們中的一部分現(xiàn)在正把洛索斯的研究拓展到新的方向。“除了對這個領(lǐng)域做出的眾多貢獻，喬納森還通過保持自我本色改變了科學的發(fā)展過程，”洛索斯的學生穆尼奧斯說，“他就是活生生的證明，證明了伴隨善良和謙遜而來的成功更為豐富也更有價值。”

說來也神奇，讓洛索斯開啟這段蜥蜴研究生涯的是20世紀50年代的電視劇《反斗小寶貝》。當電視劇里演到7歲的小畢將寵物鱷魚帶回家時，年幼的洛索斯問父母，自己是否也可以買一只寵物鱷魚。洛索斯的母親對此表示反對，但他的父親說可以問問他們的世交、圣路易斯公園副園長的意見。老洛索斯，這位成功的商人也很熱愛動物，熱衷于帶全家去大自然中度假。他加入了動物園理事會，甚至還資助動物園從泰國收購了一頭小象，并為了致敬妻子而以“卡羅琳”為小象命名。

出乎大家的意料，副園長表示出發(fā)自內(nèi)心的贊同，并稱自己正是因為在童年時擁有一只鱷魚作為寵物才開啟了爬蟲學的職業(yè)生涯之旅。于是小洛索斯收到了幾只凱門鱷幼崽，這些凱門鱷在冬天會住在地下室的嬰兒池里，而在其他季節(jié)則住在院子里的馬槽中。這些小家伙曾逃出去了幾次，并對鄰居造成了驚嚇。那時候，洛索斯每逢夏天都會到動物園工作，直到上大學后他才沒有再去，并最終將他的凱門鱷捐給了動物管理員。“喬納森從小就是個熱愛大自然的小朋友，會無休止地纏著當?shù)貏游飯@的工作人員，會在全家度假的時候去捉蜥蜴，他內(nèi)心的花火一直都在悄悄燃燒著。”康奈爾大學榮譽爬蟲學家、洛索斯的研究生院輔導員哈里·格林（Harry Greene）這樣介紹道。

作為哈佛大學的本科生，洛索斯被收入動物學家歐內(nèi)斯特·威廉姆斯（Ernest Williams）麾下。被稱為“安樂蜥生物學之父”的威廉姆斯已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，加勒比區(qū)不同島嶼上的安樂蜥發(fā)生的進化是相互獨立的。然而，在每個島上他都發(fā)現(xiàn)存在一套相似的體型或者說“生態(tài)形態(tài)”——其中一種是專門為了適應在灌木叢中生活的，另一種則是為了抓握小樹枝，還有另外一些則是為了適應在樹木高處生活的。這些相似之處表明無論是哪里，只要環(huán)境相似，進化就會集中在同一套特征上，并且產(chǎn)生具有相似系列特征的種群。

威廉姆斯的實驗室已經(jīng)培養(yǎng)出許多進化生物學領(lǐng)域內(nèi)的學術(shù)帶頭人，洛索斯發(fā)現(xiàn)安樂蜥的研究領(lǐng)域也已經(jīng)有太多人參與了。可是，沒有其他物種既能引起他的興趣又是易于研究的了。“我經(jīng)歷過十幾個博士課題，最后都夭折了。”他回憶道。在研究的低谷期，他甚至認真地考慮過轉(zhuǎn)到法學院去，但是他的父親告訴他，這個世界更需要的不是律師而是爬蟲學家，并說服兒子不要換專業(yè)。

這種曾一度被認為已經(jīng)滅絕，被稱為“匹諾曹蜥蜴”的南美蜥蜴是喬納森·洛索斯的最愛之一

洛索斯最終還是意識到安樂蜥才是運用進化生物學研究新工具的絕佳對象。研究者們當時剛剛開始以物種間的蛋白差異為基礎(chǔ)來建立族譜并追溯進化源頭。在他的博士課題中，洛索斯對加勒比島安樂蜥的蛋白質(zhì)進行了比較，并由此確認了威廉姆斯所提出的生態(tài)形態(tài)確實是在不同島嶼上獨立進化形成了相似的群落。美國自然博物館的爬蟲學家弗蘭克·伯布林克（Frank Burbrink）評價說，這一洞見作為“趨同進化”這一概念的支撐依據(jù)，“是一個非常重要的研究突破”。

與此同時，其他研究者也在呼吁開展更加嚴謹?shù)倪M化學研究，要求提供適應性特征的確為生物體帶來了生存優(yōu)勢的證據(jù)。于是洛索斯開始通過研究不同尺寸的附肢與趾墊（見后頁圖示）來研究安樂蜥的不同生態(tài)形態(tài)。在實驗室里，他通過讓蜥蜴爬過微型管道來評估蜥蜴在光滑垂直表面的附著強度。他發(fā)現(xiàn)住在近地面、近天敵的蜥蜴具有更長的附肢，能讓它們跑得更快，而那些住在灌木叢和樹木高處的蜥蜴具有更大的趾墊，從而能牢牢附著在樹葉和光滑的樹皮上。通過把這些數(shù)據(jù)與他的進化樹研究結(jié)合，洛索斯得出了更加清晰的蜥蜴進化史脈絡(luò)。“他（洛索斯）真的是推動整個領(lǐng)域發(fā)展的先驅(qū)之一，讓進化學研究進入整合生態(tài)學和形態(tài)學這一階段，并由此獲得全局視野。”伯布林克評論道。

有些研究人員將孔雀魚放到特立尼達的不同溪流中并對其進化改變進行監(jiān)測。受到這一實驗的啟發(fā)，洛索斯開始好奇是否可以在加勒比島安樂蜥身上開展相似的研究。他發(fā)現(xiàn)威廉姆斯的得意門生之一托馬斯·肖納（Thomas Schoener）已經(jīng)為此類實驗打下了基礎(chǔ)。20世紀80年代，托馬斯和艾米·肖納（Amy Schoener，托馬斯的前妻）通過在巴哈馬的一個小型無蜥蜴島嶼上引入當?shù)氐尿狎鎭碚{(diào)查不同的植被如何影響爬行動物生存繁衍的能力。

十年后，洛索斯與當時已是著名生態(tài)學家并任職于加州大學的托馬斯·肖納組隊，再次來到這些試驗點開展實驗。與威廉姆斯和洛索斯早期的發(fā)現(xiàn)結(jié)果一致，居住在灌木植被的蜥蜴與它們曾住在茂密樹林高處的祖先相比附肢更長、趾墊更大。這些適應性進化讓它們能夠在捉昆蟲來吃的追逐過程中牢牢抓住細小的樹枝，而這些進化只用了幾代時間。“當自然選擇極其強大時，進化可以發(fā)生得非常迅速。”洛索斯介紹道。

這一想法現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛接受，但在那個年代卻與“進化是一個緩慢過程”這一根深蒂固的觀念相違背。洛索斯說，“這是達爾文少數(shù)錯誤之一”。此后，他決定以研究安樂蜥作為他畢生的追求。很快，他就不得不把颶風的存在考慮在內(nèi)。如今已經(jīng)從加州大學戴維斯分校退休的洛索斯和斯皮勒在當時選定的大埃克蘇馬島附近的小島開展研究。在有的小島上，他們引入綠安樂蜥和棕安樂蜥兩種蜥蜴，而在其他島上則只引入一種安樂蜥。最初三年，他們發(fā)現(xiàn)在有兩種蜥蜴的島上，棕安樂蜥會將綠安樂蜥趕到它們勉強求生的灌木叢高處。恰逢此時颶風麗麗襲來，在他們觀察綠安樂蜥是否會滅絕之前就毀掉了他們的實驗。

喬納森·洛索斯（右前）與哈佛大學動物學科學生在哥斯達黎加的合影

“我相信，在那時最容易的選擇是卷鋪蓋走人。”洛索斯曾經(jīng)的學生之一、愛荷華大學進化生物學家盧克·哈蒙（Luke Harmon）評論道。與此相反的是，洛索斯和斯皮勒將這次災難產(chǎn)生的有利面作為己用。他們對颶風麗麗巨大又參差不齊的影響進行記錄。大埃克蘇馬區(qū)的西南方島嶼受到風暴潮的沖擊，那里的蜥蜴和植被都消失殆盡，而在北邊的島嶼上，風雨刮斷了樹枝，扯盡了樹葉，但還是有少許蜥蜴存活了下來。他們在關(guān)于颶風的系列論文中的第一篇就報告了這些現(xiàn)象。當時的普遍共識是“諸如颶風一類的極端事件因其自身的罕見性以及其對動植物影響的隨機性和不可預測性，并不會驅(qū)動進化的發(fā)生”，而他們的研究結(jié)果挑戰(zhàn)了這一普遍共識。洛索斯研究小組發(fā)現(xiàn)，與之相對的是，颶風可能是自然選擇的媒介。

比如在2017年，洛索斯的博士后科林·多尼休（Colin Donihue）、功能形態(tài)學家安東尼·赫雷爾（Anthony Herrel）以及他們的同事就曾前往特克斯和凱科斯群島的兩個小礁島去測量那兒的安樂蜥的身體比例。在他們離開的四天后，接連兩個颶風以超過每小時200千米的風速襲擊了他們調(diào)查的區(qū)域。當研究小組幾周后再次回到那里并測量幸存的蜥蜴，他們發(fā)現(xiàn)幸存下來的蜥蜴往往有更大的趾墊、更長的前肢以及更短的后肢。

回到實驗室后，研究人員測量了這些特征，并以此來判定它們是如何影響蜥蜴在棲息物上的附著能力的。在強風中，安樂蜥通過前肢緊抓棲息物來固定身體，但后肢則會被吹起無法進行抓握。隨著調(diào)大吹風機的制風強度，那些后腿更長并因此在風中具有更大的受作用表面積的蜥蜴更容易從棲息物上被吹落到保護墊上。研究小組在2018年的論文中寫道，颶風顯然能夠?qū)@類特征進行篩選。在隨后的一年里，他們發(fā)現(xiàn)這些幸存蜥蜴的后代也同樣具有較大的趾墊，這意味著這些適應性變化具有遺傳性，而不單單是對抓牢抓穩(wěn)需求的一種反應。由此，研究小組對加勒比地區(qū)188種蜥蜴的趾墊大小進行了測量，并在4月27日發(fā)表在《美國國家科學院院刊》的論文中寫道，經(jīng)歷颶風越多的島上棲息的蜥蜴具有的趾墊越大。颶風對蜥蜴似乎產(chǎn)生了長期性的進化效應。

2005年哈佛大學向洛索斯伸出橄欖枝招募他到進化生物學系時，洛索斯已經(jīng)在華盛頓大學擔任了13年教授了。作為圣路易斯本地人和圣路易斯紅衣主教棒球隊的鐵桿球迷，洛索斯對此頗為猶豫。在結(jié)束了一年的學術(shù)休假并前往哈佛大學后，他才最終決定接受這一邀請，而接受的大部分原因還在于這一職位包括了哈佛大學比較動物博物館策展人職務(wù)。“那是圣路易斯唯一沒有的東西。”他回憶道。

在那里，洛索斯“善良熱情的導師”名號被繼續(xù)傳播開來并廣為人知。“我曾親眼看見他像關(guān)注與尊重最親近的同事那樣為高中學生進行授課。”目前任職于德克薩斯大學、洛索斯曾經(jīng)的博士后梅麗莎·坎普（Melissa Kemp）回憶道。“他似乎總是專注于他的研究，但同時又有著異想天開的樂趣感。”美國三一大學進化生物學家、洛索斯曾經(jīng)的學生麥克·喬納森（Michele Johnson）說。洛索斯常戴著一支用他自己拍的安樂蜥照片做表面的手表，也不介意在為本科生授課時打扮得像鴨嘴獸一樣——這是他自童年起最愛的動物之一。

這些性格特質(zhì)，加上“在與學生互動和指導學生方面沒有一勞永逸的通用方法”這一堅定信念的幫助下，洛索斯在缺少研究人員多元化的研究領(lǐng)域中（美國有3%的生物學家是非裔美國人或黑人，但在進化生物學領(lǐng)域這一數(shù)字只有0.3%）為59名研究生與博士后開啟了研究生涯，其中包括至少8名黑人學者、拉丁裔學者和美洲原住民學者。

現(xiàn)任加州大學伯克利分校的博士后研究員安比卡·卡瑪斯（Ambika Kamath）在接受采訪時提到，當她的研究挑戰(zhàn)了“雄性蜥蜴占據(jù)領(lǐng)地從而決定配偶交配”這一被長期認同的觀點時，洛索斯給予了她全方位的支持。她提出的理論與這一觀點相反，即雌性蜥蜴到處移動并在配偶選擇上扮演了重要角色。“如果沒有他對我研究的熱情支持，對我來說這些工作就會變得困難得多。”洛索斯與她一起努力讓論文變得盡善盡美，并非常樂意成為共同作者。她回憶道：“否則，這就僅僅是一個年輕的棕色皮膚女人的研究成果，而這個女人很容易被斥為‘憤怒的女權(quán)主義者’。”

卡瑪斯和其他學生紛紛贊揚洛索斯在不削弱他們信心的同時，在思想上不斷鞭策他們。哈蒙開玩笑說，洛索斯永遠不會對他學生的想法嗤之以鼻，不管這些想法有多么古怪。相反，他只會停下來，然后說“有意思”。“最終我意識到，如果喬納森認為這些想法有意思，那么也許我也應該對它們多加思考。”

洛索斯和他的研究團隊不斷檢驗他們關(guān)于加勒比海島上生態(tài)與進化的相關(guān)想法。在最近的一項研究課題中，現(xiàn)于普林斯頓大學任職的羅伯特·普林格（Robert Pringle）檢驗了生態(tài)學的一個關(guān)鍵定律，即引入頂級掠食者往往會增加生物多樣性。研究人員在有棕安樂蜥和綠安樂蜥的島上引入了卷尾鬣蜥——一種食肉的地棲蜥蜴。為了避開這一新的生存威脅，棕安樂蜥開始在枝葉的更高處逗留，并取代了曾經(jīng)常住在那里的綠安樂蜥，并讓它們幾近滅絕。與傳統(tǒng)觀點相反，引入捕食者似乎會減少島上的生物多樣性，他們于6月5日在《自然》雜志上對這一檢驗結(jié)果進行了報道。

最近，在另一項由洛索斯曾經(jīng)的博士后主持的研究工作中，他們測試了多米尼克島上一種入侵型安樂蜥的影響。20年前，多米尼克島一直是單一一種安樂蜥的家園。然而，一次木材運輸將第二種安樂蜥引入該島并逐漸散布開來。為了研究本地和外來物種的相互作用，現(xiàn)于蒙彼利埃大學任職的行為生態(tài)學家克萊爾·杜福爾（Claire Dufour）用機器蜥蜴代表入侵蜥蜴。機器蜥蜴能夠撐起身體，并展開下巴之下的一扇假皮膚來模仿真正蜥蜴的攻擊性姿態(tài)。作為回應，熟悉入侵蜥蜴的本地蜥蜴會展示出更加咄咄逼人的姿態(tài)，這意味著入侵蜥蜴迫使本地蜥蜴花費更多的力氣捍衛(wèi)自己的領(lǐng)地。上述研究結(jié)果刊登在了3月27日的《動物生態(tài)學雜志》上。“我們最主要的結(jié)論就是物種之間的確會相互競爭，并會對彼此產(chǎn)生負面影響。”洛索斯總結(jié)道。

盡管研究團隊還在繼續(xù)大量產(chǎn)出研究論文，但洛索斯本人仍在評估他迄今為止所學到的東西。在2017年出版的《不可思議的生命：進化的命運、時機和未來》一書中，他就挑戰(zhàn)了該領(lǐng)域偉大的思想家之一、哈佛大學古生物學家斯蒂芬·古爾德（Stephen Jay Gould）的一個主要主張，即機遇在決定大自然前進過程中起到非常重要的作用，以至于同樣的進化不會發(fā)生第二次。安樂蜥則提供了反面的證據(jù)。洛索斯在書中寫道，在相似的棲息環(huán)境中，它們會反復進化出相似體型、大小尺寸和行為。這本書面向的對象雖然是普羅大眾，卻也給同行學者留下了深刻印象。“我研究進化學已經(jīng)三十年有余了，而這本書讓我重新審視那些我曾以為已經(jīng)爛熟于心的生物學和進化學知識。”美國路易斯安那州立大學自然科學博物館的進化生物學家和動物學館長克里斯托弗·奧斯汀（Christopher Austin）如是評論道。

洛索斯于2018年離開哈佛大學。目前，他正主持開展“活力地球”合作計劃，這是一個將密蘇里植物園、圣路易斯動物園和沃什大學的專家聯(lián)合起來的生物多樣性研究計劃；與此同時，他還在撰寫一本關(guān)于家貓（他最喜歡的另一物種）進化的書。此外，洛索斯仍然在與颶風玩躲藏游戲。洛索斯和他的同事們正嘗試對他們在巴哈馬部分島嶼上引入的掠食性蜥蜴產(chǎn)生的長期進化影響進行評估。“我不知道我們有沒有實現(xiàn)這一目標的那一天，”洛索斯說，“每隔幾年就會有颶風席卷而來，然后把不斷進化的蜥蜴吹飛。”

資料來源 Science