演化速度史无前例，短短两代人间，它们从肉食动物变成了能吃素的
把科学带回家官方账号撰文 七君
原本“祖宗18代”都无肉不欢，但是在短短40年不到的时间里，它们就开始转向素食，甚至为了吃素而长出了全新的身体结构。今天我们就来聊一聊一种能快速演化适应环境的生物——意大利壁蜥。
意大利壁蜥（Podarcis siculus）。图片来源：wikimedia
意大利壁蜥（Podarcis siculus）是一种很小只的爬行动物，体长只有13厘米不到。它们的老家在欧洲地中海地区，是肉食动物，最爱吃的是各种节肢动物，比如昆虫。因为长相可可爱爱而且数量惊人，它们不仅被当成宠物，还是研究者的重要实验对象。
但谁能料到，这种看起来只会眨巴眼睛的小东西敢和达尔文的经典演化理论对线，在短时期内无中生有地长出了新的身体结构，走上了类似胖达一样的荤转素的演化道路。
事情要从1971年说起。那一年，美国马萨诸塞大学的生物学家 Duncan Irschick 和同事们来到了克罗地亚做项目。他们在亚得里亚海南部的Pod Kopiste 岛上抓了5对意大利壁蜥，然后带到了附近的波德-马卡鲁岛（Pod Mrcaru）上。
克罗地亚附近的 Pod Kopiste岛（左）的5对意大利壁蜥被带到了波德-马卡鲁岛（Pod Mrcaru）上，并且开始向吃素演化。图片来源：prayoga.org
不过，意外出现了。
克罗地亚独立战争爆发。这场战争前前后后打了大概20年，直到90年代中期才彻底结束。由于战争，研究者们不得不中断研究，把蜥蜴留在岛上。
这个人类社会的意外却带来了演化的意外。
2004年，克罗地亚恢复了波德-马卡鲁岛的旅游业，研究者们得以登岛取回当初的实验品。一开始，研究者们不确定当初的蜥蜴们过得好不好，甚至不知道它们是否还健在。但是岛上的景象他们大吃一惊。
Irschick 回忆道：“岛上全是蜥蜴。”这原本不是什么大事儿，因为波德-马卡鲁岛有自己的蜥蜴品种：达尔马希亚壁蜥（Podarcis melisellensis）。可是对波德-马卡鲁岛蜥蜴的基因分析显示，这些蜥蜴里没有任何一条是达尔马希亚壁蜥，而全是当初的那5对意大利壁蜥的后代。
这些研究者还发现了另一桩惊人的事：这些食肉蜥的5千多个后代现在全部都能吃素了。要知道在这些蜥蜴的老家Pod Kopiste岛上，素食仅仅占微不足道的部分（7%不到）。但是波德-马卡鲁岛上的意大利壁蜥不但能吃素，还很能吃：素食在春天占它们口粮的34%，夏天则变成了主食，达到了61%。
图片来源：pxhere
在大多数生物学家眼中，吃肉的动物突然能够吃素，而且能消化超难分解的纤维素和木质素是一件不可思议的事，因为地球上只有极少数微生物（如白腐菌）能够分解这些复杂的有机聚合物。
石炭纪（约3亿年前）那会儿就是因为没有任何生物能分解植物，才让无法腐烂的植物尸骸在地下慢慢变成了煤炭。而现在地球上的动物也无法直接消化植物纤维，牛啊马啊等食草动物都需要借助微生物发酵，因此需要长出一个充当发酵罐的巨大消化道。
煤炭其实是石炭纪地球的“绿色污染”。图片来源：rawpixel
因为这一点，许多研究者曾认为，要从吃肉转吃素就必须长出更大的身体，这样才能容纳更大的肠胃。此外，能吃素的动物的体温还需要达到微生物活跃所需的高温。总之在吃素前要长成碳基培养皿的样子，这两个条件对于变温动物蜥蜴来说十分苛刻。
反刍动物牛的消化道（粉）很大。图片来源：wikimedia
那么，这些意大利壁蜥为什么突然能够消化素食了呢？
原来，它们长出了祖先所不具备的肠道结构——回盲瓣。
回盲瓣由括约肌构成。
回盲瓣这个结构是一种括约肌肌肉阀，它可以调节食物的消化速度，让肠道细菌有充分的时间对植物进行发酵，使其转化为蜥蜴能吸收利用的脂肪酸。
回盲瓣本身并不是演化中的新产品，但在壁蜥家族中却很罕见。实际上在意大利壁蜥所属的有鳞目蜥蜴中，只有不到1%的物种具有回盲瓣。虽然其他脊椎动物，比如胖达曾有食肉转食素的记录，但有鳞目蜥蜴很少发生这样的事。
也就是说，意大利壁蜥在至多30代、37年的时间里，演化出了一个崭新的身体结构，并从食肉改为食素。Irschick 打了个比方：这就好比人类在几百年内长出了一条新的阑尾（阑尾原本的功能是植物发酵罐）。
阑尾的位置。图片来源：wikimedia
为了吃素，它们的身体不但长出了新的括约肌，还把处理植物的工作“外包”给了配套队友：一肚子的“蛊”。实际上，波德-马卡鲁壁蜥的肠道里充满了能消化植物纤维的细菌和线虫，但是它们的老家的同品种蜥蜴却没有，这也是令人啧啧称奇了。
当然了，为了更好地“吃草”，这些蜥蜴的头也变得更大更宽，身体也像理论预测的那样变大了。
这些研究者评论道，一般来说，要完全改变食性需要数百万年的时间。但是这些蜥蜴只花了40年不到的时间就适应了环境，这可以说是十分离奇了。Irschick 说：“这种演化速度是史无前例的。”加拿大麦吉尔大学的生物学家Andrew Hendry 也表示了赞同：“这种变化非常惊人。”
身体的变化也带来了行为和群体结构的变化。由于不需要再追击猎物，它们的后腿变得短，速度也变慢了。再者，现在大家都爱吃“草”，而植物在岛上很多，这些蜥蜴的领地意识减弱了，也住得更近了，它们生出了更多小小蜥蜴，让种群密度变得很高。
意大利壁蜥身体的变化也打破了当地的生态平衡。在意大利壁蜥转向素食的过程中，这个岛上原本的蜥蜴群落却被彻底击败。虽然研究者们并不知道这个过程是如何发生的，但是现在外来的蜥蜴完全占据了本地蜥蜴的栖息地。
这项惊人的研究发表在2008年的《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。这个发现也改变了研究者们对演化的认识。这篇论文指出，快速演化或许是一种普遍现象，而非传统达尔文主义所认为的那样，是一种罕见特例。
可是，40年就能进化成吃素的家伙未免也太能屈能伸了吧？到了荤菜往脸上怼的地方，它们还能这么淡定么？
有研究者开始琢磨，如何让这些小家伙“破戒”并重新开始吃肉。他们的实验结果再一次让研究者们惊掉了下巴。
意大利壁蜥（Podarcis siculus）。图片来源：wikimedia
2010年，比利时安特卫普大学的研究者 Bart Vervust 和同事发表了他们做的一系列实验。在15周里，他们给抓来的波德-马卡鲁岛意大利壁蜥投喂节肢动物（比如昆虫），看看它们的身体会不会出现变化。除了“肉”以外，这些壁蜥吃不到任何素菜。
结果，这些蜥蜴的肠道变短了，回盲瓣甚至直接消失了。原来对于意大利壁蜥来说，这回盲瓣是可以任意开关的啊。
实际上，回盲瓣“召唤术”对于意大利壁蜥来说可能只是一种不值一提的小技能。它们极强的适应能力早就得到了各种研究。
比如，意大利壁蜥虽然来自又干又热的地中海地区，但它们居然能够适应纽约长岛零下20摄氏度的冬天，并且扩散到了北美的许多地方。
这是因为它们可以进行进阶版本的冬眠：让体内的水直接进入过冷（低于冰点）状态而不结冰，通过这种“整机保护模式”直接睡过冬季。
过冷水稍有扰动容易结冰。
它们还善于抄作业学习。2018年发表在《生物学报》（Biology Letters）上的一项研究发现，它们不但能套用同种蜥蜴的经验，甚至能从不同物种的蜥蜴身上学习，找到藏有食物的塑料盒子，并打开盖子取出食物。
这样看来，已经忘记肉味只会暴啃竹竿的胖达君要努努力了呀。
吃素的动物头大肚子圆体温高，看来吃素不能减肥咯。
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