摘要：3．自然选择的实例 (1)海岛上特殊类型的昆虫 这是达尔文学说中一个经典的例子.讲的是在特殊自然环境条件下.由于选择的作用.有一般飞翔能力的甲虫被淘汰而残翅.无翅的或翅膀特别发达的类型被保留下来的现象.这里讲的是远离大陆的海岛上的生物类型.例如马德拉.克格伦岛上的一种生物类型.马德拉岛上有550种甲虫.其中200种翅膀很不发达.不能飞行.在29个本地特有的昆虫属中.有23个属全部翅膀退化(图1).这些甲虫在大风吹刮时躲藏起来.等到风和日丽时才出来.达尔文很重视这一情况.并对此作了说明.他认为.偶尔落到海岛上的昆虫.由于翅膀退化不能飞行.因此不会被风吹到海里而被保存下来.他写道:“这几种事实的考察.使我相信许多马德拉甲虫无翅状态的形成.主要原因是自然选择的作用.大概还结合着不使用的效果.因为经历了许多世代.每一甲虫个体.因为翅发达的稍不完全.或者因为懒动的习性而飞翔最少.所以就不会被风吹入海而得生存的极好机会,反之.那些最喜欢飞翔的甲虫.就不免最常被风吹到海里以致遭到毁灭 .而那些翅膀特别发达者.也能抵挡住大风的袭击. 现代生物学修正了达尔文的某些说明.认为残翅型甲虫是一种突变型.不是由于用进废退而是自然突变的产物. (2)工业黑化 工业黑化现象是现代的一个典型事例.讲的是由于工业污染而造成某种蛾类黑化类型增多的现象.为揭示工业黑化原因.学者们曾进行许多实验.并为自然选择的研究提供方法. 在英国等有关的工业区.已经发现多种蛾类的黑色类型的频率很高.但对其原因研究最具体的还是桦尺蛾(图2).许多书上对工业黑化及其实验都有详细的记载. 大约在19世纪50年代前.几乎所有的桦尺蛾都是身体和翅膀上带有黑色斑纹的灰色常态型.1850年在曼彻斯特第一次捉到黑色的标本.称黑色突变型.19世纪后半叶黑色尺蛾的频率迅速提高.在曼彻斯特尺蛾的群体中总计超过90%.其他工业城市及其近郊也发生类似的变化.但在乡村则没有或极少出现此类情况. 从遗传学上分析.通过杂交实验知道.尺蛾多态现象的产生主要在于对一对等位基因的差异.黑色对灰色呈显性.所以纯合都是黑色.后来又发现另一种黑色突变型.它对灰色呈显性.对黑色呈隐性.这种类型除英国的西部和南部.一般不多见. 1956年.凯特韦尔对工业黑色现象作过试验.他向未受污染的英国多塞特林区放出同样数目的带有标志的灰色和黑色类型的蛾子.使它们带有标志以便在重新捕获后便于识别.凯特韦尔发现.几天后重新捕获的尺蛾中.灰色类型比黑色类型要多得多.说明当地主要生存者是灰色常态型.若把相等的两类尺蛾放到受污染的伯明翰附近的林区.得到的结果则相反.这一试验的结果表明.在每种情况下凡显眼的类型得到生存的机会仅为不显眼类型的1/3到1/2.根据对树干上蛾子被鸟类捕食的直接观察的数据.也支持上述的结论.从这类观察试验也说明.尺蛾的选择者是鸟类.不同类型的尺蛾在不同的条件下.各有自己的保护色. 最近二十多年以来.由于注意了环境保护.污染现象明显好转.不少地区灰色尺蛾的比率正在不断增加. 尺蛾黑化的情况是很普遍的.不仅在英国.欧洲和北美都有此类现象. 带标志的两种蛾类在不同环境中重新捕获的数字比较 (3)．昆虫和细菌的抗药性 这是在人为条件下自然选择的另一个著名实例.自从使用杀虫剂以来.害虫中迟早会产生抗药性的类型.例如DDT在开始使用时杀虫的效果很好.长期使用后就减效了.甚至增加药剂的分量.杀虫的能力也不如当初.同样.在医药上使用抗菌素后.许多致病细菌也会出现抗药性的基因.例如.金黄色葡萄链状菌对青霉素就有明显的抗药性. 关于昆虫和细菌中产生抗药性的现象.一般有两种不同的看法.一是定向变异的观点.认为抗药性是在昆虫或细菌接触一定剂量的药物后引起的.并通过获得性遗传的途径传种接代,另一是突变选择的观点.认为抗药性基因是突变的结果.这类基因在自然群体中早已存在.只是在药物作用下产生了定向的选择.从而使抗药性基因的频率在群体中不断增加.现有较多的资料认为后者的观点比较正确. 首先.果蝇的试验支持了突变选择的假说.将黑腹果蝇分两组进行试验.第一组把许多果蝇混合饲养.自由交配.同时加入一定剂量的DDT.果蝇群体一代代地繁殖.每代都用DDT处理.并逐渐增加药剂的浓度.经过十几代后.发现它们有明显的抗药性.能忍受比原来高几百倍剂量的药剂.为进一步说明果蝇抗药性产生的原因.必须进行第二组试验.这组试验不是把许多果蝇在一起饲养.而是在每只瓶中放一对.并繁殖为一个家系.然后.将每个家系的果蝇分两瓶饲养.一瓶放有DDT.另一瓶不放.如果某一家系中放DDT的一瓶死亡率很高.那么整个这一家系都予以淘汰.如果某一家系放DDT的一瓶存活率很高.就将同系的另一瓶不放DDT的选留下来.并一对一对再分开繁殖为若干家系.对第二次分开的家系仍按前法分为二瓶.并分别处理.饲养.继续选留存活率高又没有经DDT处理的类型.每经过一次测试和选择.都增加DDT的剂量.如此循环往复.经过十多次的选择.出现了具有明显抗药性的果蝇家系.其抗性增加的速度与第一组试验相似.在第二组试验中.DDT仅起甄别作用.选留下来的是不接触DDT的那一半果蝇.所以从试验开始直到结束.抗药性家谱中的任何成员都从未接触过DDT.可见果蝇的抗药性显然不是定向变异造成的.而是在突变基础上自然选择的产物. 其次.致病细菌的抗药性又是怎么产生的呢?应当说仍然是突变选择的结果.细菌自然突变的频率是很低的.但这并不能阻止抗药性类型的产生.在有足量的抗菌素的条件下.可使绝大部分细菌死亡.只有个别可存活下来.假定只有一个细菌具有抗药性.则经过24小时.即可产生出1百亿(1010)个细菌.形成菌落.这个突变型就具有抗药的类型.细菌对抗菌素产生抗药性的现象.是自然选择中较特殊的例子.它的特点是时间短.见效快.抗菌素的出现使一般细菌的适合度为零.使抗药细菌的适合度为1.因此.选择即刻生效. 随着生化遗传学的发展.对抗药性基因的机制作了某些说明.例如认为昆虫的抗药性基因是调节体内代谢的原有基因的突变.这些基因本来就调节着代谢的生理.生化过程.抗药性基因这一名称的使用.只是为研究工作的需要.并不是每使用一种药物.昆虫或细菌就有一套相应的抗药性基因.

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