變色寄生蟲,再證「進化論」

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早在達爾文提出「進化論」的年代,就已開始利用鴿子作為實驗室的研究對象。當時,達爾文透過讓不同品種的鴿子互相交配,再觀察其羽毛和尾部的細節,從中獲得了一些物種進化的基礎實證。時至今日,美國猶他大學的生物學家團隊再一次利用鴿子,展示了生物為適應環境而出現的進化過程。不過,這一次的主角並非鴿子,而是鴿子身上的寄生蟲。

負責是次研究的 Sarah Bush 和 Scott Villa,將一些會吞食羽毛的蝨,放在白色、黑色和灰色三種鴿子身上,並讓蝨寄生在那裡繁殖和進化四年。在這個簡單的實驗裡,研究員發現,數年之內,寄生蟲為了配合鴿子的身體顏色,會繼而改變自己的顏色,讓自己完全融入宿主,變得更難被鴿子發現和拔除。

Bush 形容,這是一個令人無比興奮的結果,並且讓她回想到她在高中時已讀過的樺尺蛾(peppered moths)進化本能。據指,這種飛蛾通常擁有一對帶黑白色斑點的翅膀,主要是用來偽裝樹皮。但在 19 世紀的英格蘭,當煤炭工廠排出的煙灰將附近的樹木覆蓋時,樺尺蛾的翅膀迅速演變成全黑色。基於這個演變過程,它成為其中一個著名的「進化論」教科書例子。

而寄生在鴿子身上的羽蝨,亦擁有相似的演變過程。羽蝨是一種小型的無翅昆蟲,寄生在鳥類的羽毛中,以羽毛和皮膚碎屑為主要糧食,並通常透過鳥類父母和孩子之間的直接接觸,傳播到新的年輕宿主身上。Bush 表示,他們最初發現在一顆 4,400 萬年前的羽蝨化石之中,蝨的胃部藏有羽毛,這表明了牠們自誕生以來都以此維生,並且在數千萬年以來,都與牠們的宿主抗爭。一方面鳥類試圖將這些寄生蟲從羽毛中拔出來,另一方面,蝨又透過各種偽裝將自己隱藏起來。

在 2010 年,Bush 與丈夫 Dale Clayton 提出有關見解,認為羽蝨為了配合其宿主的羽毛顏色,會出現變色傾向。但為進一步研究羽蝨適應得有多快,Bush 和 Clayton 以及他們的團隊,先從鹽湖城周圍捉了好些鴿子,並將牠們身上的羽蝨收集起來。其後,團隊重新將 2,400 隻蝨分別放在 96 隻被捕獲的鴿子身上,分別是白色、黑色和灰色的鴿子。

在進行實驗的四年期間,羽蝨來回繁殖和死亡了 60 個世代。在這段時間,蝨的身上顏色產生了變化。黑鴿身上的蝨會慢慢變黑,白鴿身上的蝨子則變得更雪白,而灰鴿身上的蝨則保持不變。

但以上的這些變化,還有一個重要前提,就是它只發生在鴿子能夠用喙整理羽毛 —— 即是羽蝨會被宿主殺死的情況下才會出現。在研究中,作為對照實驗,有一半鴿子的喙尖都用塑膠套住,以阻止牠們喙走身上的蝨。

在這些鴿子身上,由於蝨再沒有被移除的風險,因此,牠們的顏色則大致上保持不變。這清楚表明了蝨本身並不會自動融入牠們的寄生環境,但當生命受到威脅,為了減少被宿主發現的機會,牠們才會開始變色。

是次實驗使用的蝨,全部屬於名為 Columbicola columbae 的同一品種。團隊認為,Columbicola columbae 自誕生至今,已獨立進化了起碼 2,000 萬年,但如今只需要短短 4 年時間,便足以改變牠們的身體顏色。基於實驗成果,他們相信其他在鴿子身上寄生了數以百萬年的蝨,都會出現同樣的進化過程。