自然的選擇--北極熊和棕熊是什麼關係?

要想徹底瞭解北極熊和棕熊的關係,我們需要跟隨著科學家,回溯到遙遠的過去...

在過去大約200萬年裡,地球一直處於“第四紀冰期”(結束於1--2萬年前)。

200萬年間的大部分時期,氣候寒冷而乾燥。

北極冰蓋向南延伸比今天更遠,範圍更大。

在這漫長而寒冷的冰川期,冬季海水結冰,從北極一直延伸至今日洛杉磯所在的位置...

一隻遊蕩在冰凍荒原的古棕熊

自然的選擇--北極熊和棕熊是什麼關係?


自然的選擇--北極熊和棕熊是什麼關係?


一隻大棕熊遊蕩在冰凍的愛爾蘭荒原。

可能看起來,這像一隻普通的熊,但某些不同尋常的變化,正在這隻母熊的體內發生。

某種催生新物種的變化。

要觀察這種變化,我們需要降低到更小的比例範圍,達到細胞級別,這樣才能探究熊的生殖系統。


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母熊體內的卵子

要想知道其中一個卵子里正在發生什麼,我們必須變得更小。

縮小到分子級別...

“小宇宙”

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“驅動蛋白”正在沿著“橫樑”跳動前行,傳輸“貨物”


看見那些圓形小傢伙了嗎?正在沿著“橫樑”跳動前行。

它們是一種蛋白質,叫做驅動蛋白。

這些驅動蛋白是“搬運工”, 忙著在細胞間移動“貨物”。

然而,這些微小的“生物” -- 以及像它們一樣的“生物” -- 是每個活細胞的一部分,包括我們體內的細胞。


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DNA

如果生命體也有聖殿,那麼它就在細胞核裡,包含著我們的DNA...我們遺傳密碼的古老經文。

它是用一種所有生命都能讀懂的語言寫成的。

自然的選擇--北極熊和棕熊是什麼關係?

DNA 雙螺旋結構

DNA是一種分子,形狀像長而盤繞的梯子,或叫作“雙螺旋結構”。

梯子的橫檔是由4種不同的小分子組成的。

這些就是基因字母表中的字母。

這些字母的特定排列組合,拼寫出針對所有生命體的指令,告訴它們如何生長,移動,消化,感知環境,癒合, 繁殖...

DNA 雙螺旋就是一臺分子機器,有大約1000億個稱為“原子”的部件。

DNA的單個分子中有眾多的原子,猶如一個典型星系中的繁星數量。

同樣的,其他動物以及所有生物也是如此。

每個生命,就是一個小宇宙...

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DNA 在複製自身

自然的選擇--北極熊和棕熊是什麼關係?

DNA 複製


DNA信息在細胞與細胞之間,以及一代接一代的傳遞中,被極其謹慎地複製著。

一個新的DNA分子的誕生,開始於一個解鏈蛋白將雙螺旋的兩條鏈分開,把橫檔拆開。

細胞核的液體中,遺傳密碼的“分子字母”自由地遊動。

雙螺旋的每一條鏈都複製著分開的另一條鏈的,就產生兩個完全相同的DNA分子。

這就是生命如何繁殖基因並將其代代相傳。

當一個活細胞分裂為兩個時,每個細胞都會帶有一個完整的DNA副本。

一種特定校對功能的蛋白質,確保只有正確的“字母”被接受,DNA被準確地複製。


自然的選擇--北極熊和棕熊是什麼關係?


失誤發生了

但沒有什麼是完美的。

偶爾,一個校對錯誤溜過,在遺傳指令中就產生了微小的隨機變化。


自然的選擇--北極熊和棕熊是什麼關係?


變異發生在這隻熊的卵細胞中。

如此微小的隨機事件,也能在更大的層面產生影響。

變異改變了控制皮毛顏色的基因。

它會影響熊的後代皮毛中深色素的產生。

大多數變異是無害的。

有些則是致命的。

但是有一些,純粹是偶然的,可以使某個生物獲得一個關鍵的競爭優勢...


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兩隻熊寶寶


自然的選擇--北極熊和棕熊是什麼關係?

1年過去了。

這隻熊現在是母親了。

作為變異的結果,她的兩隻熊寶寶中的一隻生來就是白色的皮毛。

當幼崽長大可以自己外出冒險時,哪隻熊更有可能悄悄接近毫無防備的獵物?

棕色的皮毛與雪反差明顯,很遠就能被察覺,而白色則相反...

自然的選擇--北極熊和棕熊是什麼關係?

...

冰雪環境的選擇

白熊繁衍興旺,並將其特有的一組基因遺傳下去。

這種情況一再發生。

隨著後代的繁衍,白色皮毛的基因散播遍及了整個北極熊種群。


自然的選擇--北極熊和棕熊是什麼關係?

深色皮毛的基因在(特定區域的)生存競爭中失去了優勢

深色皮毛的基因在(特定區域的)生存競爭中失去了優勢。

突變是完全隨機的,而且隨時都在發生。

但環境會獎勵那些對生存有利的突變。

它自然地選擇更適合生存的生物。

這種選擇並非是隨機的。

兩個種群的熊分開了,經過數千年,進化出了其他分別的特徵。

它們變成了不同的物種。


自然的選擇--北極熊和棕熊是什麼關係?


自然的選擇--北極熊和棕熊是什麼關係?


自然的選擇--北極熊和棕熊是什麼關係?


這就是查爾斯-達爾文所說的 “物種起源”。

單個的熊不會進化,熊的種群在世代繁衍中進化。

如果由於全球變暖,北極的冰繼續逐漸減少,北極熊可能會滅絕。

它們將被棕熊取代,棕熊能更好地適應現在冰融後的環境。


這是一個不同於狗的故事。

沒有飼養者引導這些變化。

而是環境本身選擇了它們。


1859年,達爾文首次提出了證據,支持這個理論 -- 自然選擇的進化,科學史上最具顛覆性的觀念。


編譯:E聞天下

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