短短几十代，模样大不同。
美丽的科斯特群岛（Koster Islands）位于瑞典西海岸，是瑞典阳光最充足的地方之一，每年吸引着近 10 万名游客前来观光。这里海风轻拂、风光秀丽，还盛产虾、牡蛎、螃蟹等海鲜。
然而，即便是这样美好的地方，也难逃生态危机。1988 年 5 月，一种有毒藻类——多鳞金色藻（Chrysochromulina polylepis）突然爆发式繁殖，对当地海洋生物造成严重冲击，广泛分布于北大西洋沿岸的岩石玉黍螺（Littorina saxatilis）就是其中一种。它们的数量骤然锐减，一些小岛上的种群甚至直接灭绝。哪怕 4 年过去，有些地方依然难觅它们的踪影。
1992 年，瑞典哥德堡大学（University of Gothenburg）的海洋生态学家谢斯廷·约翰内松（Kerstin Johannesson）提出：能否将岩石玉黍螺重新引入那些它们已经灭绝的小岛？就这样，一项长达 30 年的生态实验悄然开启。
令人惊喜的是，除了恢复种群，这项实验还揭示了一个更大的发现——演化可以快得惊人。短短几十年，甚至在更短的时间内，岩石玉黍螺竟已发生肉眼可见的变化。这项研究成果近期发表于《科学·进展》（Science Advances）。
海浪与螃蟹
岩石玉黍螺通常生活在两种截然不同的环境中：一种是螃蟹密集的海岸，另一种是螃蟹稀少但海浪猛烈的迷你岩石小岛。不同环境造就了不同的生存策略，栖息在这两种环境中的岩石玉黍螺，也在体型、壳形、壳色甚至行为上展现出了明显差异。
生活在螃蟹众多区域的岩石玉黍螺，被称为“螃蟹生态型”（Crab ecotype）：它们体型较大，壳厚且坚固，壳口狭小而细长，壳面大多没有图案；而且为了躲避捕食者，它们的行为也更为谨慎。相反，生活在浪涛拍打区域的“海浪生态型”（Wave ecotype）则显得轻巧许多：它们体型较小，壳薄、壳口宽大而圆，壳上常带有独特的色彩和图案，行为也更大胆。在科斯特群岛，这两种生态型的岩石玉黍螺都存在，甚至可能在同一座小岛上比邻而居，或仅相隔几百米的海域。
“螃蟹生态型”和“海浪生态型”岩石玉黍螺生活在不同的环境（图片来源：原论文）
正是在这样的背景下，约翰内松开启了她的实验。她打算将“螃蟹生态型”的岩石玉黍螺引入一个原本属于“海浪生态型”的栖息地。换句话说，她想看看，当一群原本适应螃蟹环境的玉黍螺，被放入强浪拍打的陌生环境中，会发生什么？
1992 年 5 月，约翰内松等人从螃蟹密集的海岸线上采集了大约 700 只“螃蟹生态型”的成年岩石玉黍螺。离这片海岸线仅 320 米处，有一块仅约 3 平方米大的海中岩石小岛，上面原本的玉黍螺种群也一直未能恢复。而这座小岛距离最近一处仍栖息着“海浪生态型”玉黍螺的岛屿，也相隔了约 160 米。
图 A：科学家移植了“螃蟹生态型”岩石玉黍螺的海中岩石小岛；图 B：科学家从采集“螃蟹生态型”玉黍螺的区域拍摄的海中岩石小岛；图 C：科学家采集“螃蟹生态型”玉黍螺的区域距离海中岩石小岛约 320 米，而小岛距离最近一处仍栖息着“海浪生态型”玉黍螺的岛屿约 160 米；图 D：“螃蟹生态型”和“海浪生态型”玉黍螺样本（图片来源：原论文）
这座孤零零的小岛成了实验的现场。研究人员将那 700 只成年螺移植到岛上，等他们一个月后再回来查看时，发现只剩下了大约 50 只。当然，或许也有一些肉眼不可见的幼体已经被释放到了小岛上。从那以后，研究团队开始不定期返回小岛采样。这些螺每年可繁殖一至两代，因此 30 年下来，大约经历了 60 代的演化过程。
令人惊讶的是，移植来的玉黍螺很快就显现出了对新环境的适应性。研究人员表示，他们观察到的大部分变化甚至在最初的 3 年内就完成了。而 30 年过后，小岛上的岩石玉黍螺更是发生了天翻地覆的变化。它们变得更像“海浪生态型”：壳口更宽、壳体更薄更光滑，颜色也更加丰富，近一半螺壳上出现了纹路。如今，它们与附近岛屿上的“海浪生态型”种群几乎难以区分。
30 年间，岩石玉黍螺发生的变化（图片来源：奥地利科学技术研究所）
除了外形上的显著变化，这些岩石玉黍螺的基因组也发生了与研究人员预期一致的调整：它们的染色体中出现了许多在“海浪生态型”中更常见的基因倒位。研究人员指出，这些遗传特征并非凭空演化而来。毕竟，对于一个种群来说，如果个体数量有限、世代更替速度较慢，从头演化出全新的适应性特征通常需要很长时间，因为在短时间内很难积累足够多的有益突变。
那为何这些玉黍螺能在短短几十代内发生如此显著的改变？研究人员认为，可能有两方面因素。一方面，他们最初采集“螃蟹生态型”个体的区域，附近就分布着大量“海浪生态型”种群。因此，基因流动可能早已悄然发生，导致这些“螃蟹生态型”个体也携带了一些与海浪适应相关的等位基因，只是比例较低。另一方面，附近其他岛屿上的“海浪生态型”个体也可能漂流至这座岩石小岛，带来了新的遗传变异。
如今，这座曾经荒芜的小岛已重新被玉黍螺占据，它们的种群数量增长至约 1000 只，成为了一个稳定而繁荣的新群体。这个实验也为我们揭示了一个重要事实：在面对环境剧变时，物种的快速演化并非遥不可及，它可以在短短几十代之内快速发生。
事实上，人类活动也在改变物种的演化进程。这也给我们带来一个值得思考的问题：人类改造地球的速度如此之快，留给这些生物的时间还够吗？
参考文献
[1]https://en.wikipedia.org/wiki/Koster_Islands
[2]https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adp2102
[3]https://ista.ac.at/en/news/evolution-in-real-time/
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来源丨环球科学（ID：huanqiukexue）
责编丨钟艳平
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