动物行为学翻译笔记1.1——红皇后演化理论

2018年3月11日

引言(废话)

这个账号,因为一些学业原因,沉默了N久了。。。本来是说放假写点内容,后来发现即使是在假期我也依然没有时间写东西。以前留下了N多巨坑都来不及填补。最奇妙的是我已经不更文很久了,居然又有新人关注了我,诚惶诚恐。所以觉得,再一直空缺着不更新有点过意不去,所以还是放放水写点什么会比较好。

想说的是,虽然文章没有写,但是思考一直会时不时的出现。我去年参观的那些美术展,科学博物展,确确实实地在我的脑海里留下了印记。这些冲击和影响,是不可磨灭也不能忽视的。我希望我以后能有时间去把它们再撰写成文。

这一个文集是来实现我的另外一个小目标——试试自己专业的科普文章写作。这学期我选了一门课叫《动物行为学》,老师很棒,这课的很多内容讲起来也很有趣。顺便老师还布置了一个翻译原版教材的任务。为了自我监督,也为了避免把这个大头难的活拖到结课才去赶,我决定把翻译原版书的笔记放在这里。算是利用这个作为一个公开的监督平台来督促自己。

同样有阅读原版书任务的还有生物化学和分子生物学,这俩课难度太大了,我也许会发出来。不过可能没什么可读性。。。

翻译的可能不好,但是应该不会影响理解。有时会在翻译上加一点点自己的理解,尽量避免出错。不过需要注意的是,翻译作业是随机抽取一章节来翻译,所以这部分知识可能没有很好的系统性,也可能有很不容易理解的信息。又因为在这里发表只是起监督作用,我可能暂时没时间做出过多的铺垫解释,所以不能说是个很好的科普,会有点难度。

这门课第八周结课,那么这个专题大概会更新七周,最低限度应该是把我读的这一章翻译完。

下面开始正题。


一点点小引入:动物行为学是什么?

顾名思义,动物行为学就是研究动物行为的。那么问题就是,动物的哪些特征属于行为呢?其实毫不夸张的说,动物只要活着,就有行为——运动是行为:可能是追逐捕猎、可能是逃避天敌;静止也是行为:可能是潜伏后伺机而动、可能是散热运动;甚至某种动物有某种花纹肤色,也可以理解为是广义的“行为”——比如拟态。动物行为的研究非常广泛,也非常复杂,作为一门新兴的交叉学科,动物行为学的一大特点就是内容繁杂难以一概而论。

介绍一点点历史的话,我们需要知道动物行为学在历史上有两大学派:欧洲的自然行为学派和北美的比较心理学派。前者强调观察动物在自然状态下的行为,后者则注重研究特定实验室条件下动物的行为表现,近现代的动物行为学两大学派相互促进,有了更长远的发展。

动物行为学研究有重大的应用价值,比如生产实践中引导、设计动物的行为,促使产量最大化;也对人类自身发展有重大意义,比如通过对动物的行为研究,能类比到人类群体上,解释人类行为的一些特点,对心理学的发展也有重大推动作用。


我选的书: An introduction to behavioural ecology.

翻译的章节:CHAPTER 4: Predators versus Prey: Evolutionary Arms Races

以下是翻译的原文。


捕食者对抗猎物:进化中的军事竞赛

在第三章节,我们详述了捕食者怎么寻找和选择它们的猎物。当时我们认为,诸如捕食者寻找和干掉猎物的策略、猎物逃避捕猎的策略这些多样的因素,或多或少是恒定的(我没读第3章,所以这里在说什么我也不知道。根据语境大概可以猜测,这是说在之前的不考虑时间进化维度来看,捕食者和猎物之间的一些指标应该是稳定的)。然而,在进化的过程中这些因素是会改变的。自然选择筛选出的捕食者的有效捕食能力也会筛选出猎物们更好防御能力。这过程反过来又会筛选捕食者策略的升级,就导致了猎物和捕食者家族的更深远的改变。这种敌对关系导致的互惠进化演变被叫做“协同进化”,任何适应和反适应能力的增加都卷入了这场军事竞赛中。

自己的一点儿注解:双方在演化中一直在持续升级自己的能力,比如捕食者会演化出更发达的牙齿、爪子来抓住猎物;猎物就要演化出更加坚硬的铠甲、皮毛来抵御。这就是一个持续升级演化的过程,永不停止。

第一节:红皇后演化理论

如果捕食者和猎物的升级持续随着演化发展,那么无论他们的策略如何改变,其中一方相对的优势都不会很明显。根据Lewis Carroll写的《爱丽丝镜中奇遇记》中红皇后这个角色,Van Valen创造了一个词:“红皇后”演化,来表述这种永不终止的军备竞赛。在故事中,红皇后手拉着爱丽丝一起越来越快地跑。让爱丽丝吃惊的是,她们看上去一直在跑却仍然停留在原地。“在我们的国家,如果你跑得很快很久,你就会到达其它地方”,爱丽丝说。皇后回复说:“那真是个相当慢的国家。在这里,你要不停地跑才只能停留在原地”。

首先,我们似乎永远也无法直接检测红皇后理论产生的变化,因为这需要比较曾经和以后很多代的捕食者对现存猎物种群捕猎的成功率(或者,反过来,看以前的/将来的几代猎物如何对抗当代的捕食者)。

一点注解:为什么验证红皇后理论需要去找曾经(或以后)的猎物(或捕食者)来对比呢?直接根据化石证据/历史记录来看某些器官的演变不能证明吗?

红皇后理论是说,这个演化一直不停,未来的会和现在的不一样,过去的也会和现在不一样。想要验证是否真的存在不同,就要用同一个参考系——比如选取同一个时代的猎物,然后找到以前的捕食者、同时代的捕食者、未来的捕食者,都来捕猎同一个猎物。如果能够发现不同时代的捕食者对捕猎同一种猎物成功率不同,就说明演化是发生了的。而若通过“牙齿是否变得越来越锋利”这样的指标来判断,只是间接的证据。而且这种间接证据也很容易产生误导,容易加入人类的主观想象(这一点后面会再次讲到)。

然而,一个关于水蚤(大型溞Daphnia magna)和其细菌寄生虫(分支巴斯德氏菌Pasteuria ramosa)的卓越研究提供了思考这个问题的可能。

寄主(水蚤)和寄生虫(细菌)都会有在湖水的沉积物中休眠的个体,这提供了一个过去好几代物种的活化石证据。通过重新激活不同代的(超过39年)休眠的寄主的卵和寄生虫的孢子,能重现两个物种过去的种群。当水蚤和来自同一沉积层的细菌(是同一代的寄生虫),或和过去/后来的沉积层细菌放一起时,水蚤被同时代寄生虫侵染的感染率比来自过去的寄生虫更高,这说明水蚤进化出了抵抗寄生虫的基因型,而反过来,寄生虫也很快就进化出了能适应水蚤新基因型的改变(从而能够感染新基因型的寄主);而受到以后的寄生虫侵染的感染率也比当代的低,这说明寄生虫的适应性是专一性针对同时代的寄主种群的。并且,每一组同时代的寄生虫对寄主的侵染率没有很大的改变,这说明,至少从感染率这个标准来看,寄主和寄生虫的相对成功在几代之间都保持稳定。


一点注解:这里的实验有个结果会容易让人疑问:为什么来自未来时代的寄生虫对当代寄主的寄生能力也下降了呢?这就是上一个注解中提及的人类的主观想象——生物的能力不一定在进化中会越变越强。我们一直是用“进化”这个词来描述生物的发展,但实际上这个词是不准确的,生物并不严格遵循都从低等到高等、从简单到复杂、从低效到高效的顺序改变,发生什么样的改变只取决于环境是什么样的。这里也是,寄生虫对寄主寄生这个能力,是可以有多样的演化方向的,每一个方向都只严格专一地针对当前寄主的机制,而不能确保对过去/未来的机制也同样生效。


将这个过程说的实际一点,有可能是:寄主演化出了A防御机制,寄生虫就进化出a机制去对抗,于是有A机制的寄主就被筛选掉;那么留下了进化出B防御机制的寄主,之后又是进化出b对抗机制的寄生虫能寄生存活。而有b对抗机制的寄生虫不一定也能对抗有A防御机制的寄主,所以感染率也会降低。这就是说,后来演化出的B防御机制不一定要比A机制更强更厉害,新机制B完全可以从一个新的角度去解决问题,而不是一定要去巩固强化旧有的A机制(个人理解,不保证一定对)。



今日翻译到此。

没有检查错别字。。。

参考资料:就是那本原版书:Krebs J R, Davies N B. An introduction to behavioural ecology.[M]. Blackwell Scientific Publications, 1981.

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