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从表面上看,以上种种理论好像与这样的说法有矛盾:发出警报声的个体把自己置于危险的境地。事实上其中并无矛盾的地方。如果它不报警,反而会使它自己面临更大的危险。有些个体因发出警报声而牺牲了,尤其是容易暴露声源的那些个体。其他一些个体则因为没有报警而死去。鸟类在面临危险时为什么会发出警报声?人们提出过很多解释,凯维理论和“绝对不要脱离队伍”理论不过是其中的两个而已。
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跳跃的汤姆森氏瞪羚又应如何解释呢?我在第1章里曾提到这种现象。瞪羚这种显然是利他性的自杀行为使阿德里感动地断言,只有用类群选择论才能解释这种现象。这个课题向自私基因的理论发起了更严峻的挑战。鸟类的警报声是有效的,但它们发出信号时总是小心翼翼,尽力避免暴露自己的意图。瞪羚的跳跃就不是这样,它们故作姿态甚至达到惹人恼火的程度。看来瞪羚是诚心吸引捕食者的注意的,有时简直像在戏弄这只捕食者。这种现象导致一个既饶有趣味又十分大胆的理论。斯迈思(N. Smythe)最初提出这个理论的轮廓,但最后赋予其逻辑发展的无疑是扎哈维。
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我们可以这样阐明扎哈维的理论。这个理论关键的一点在于,瞪羚的跳跃行为绝不是发给其他瞪羚看的信号,其实是做给捕食者看的。当然,其他的瞪羚看到了这种跳跃,而且它们的行为被它影响了,不过这是附带发生的后果。因为瞪羚的这种跳跃行为被选择,主要是作为发给捕食者的信号。这个信号的大意是:“你看!我能跳这么高!我显然是一只健壮的瞪羚,你抓不到我。你还是放聪明点,抓我的伙伴吧!它们没有我跳的那么高。”用不那么拟人化的语言来讲,促使个体跳得高而又惹人注目的基因不大可能被捕食者吃掉,因为捕食者往往挑选那些看起来容易捕获的动物,不少哺乳类的捕食者尤其喜欢追捕年老体弱的动物。一个猛劲儿跃起的个体动物就是以夸耀的方式显示它的年轻力壮的。根据这个理论,这种夸耀行为绝非利他性的。我们只能说这种行为是自私性的,因为它的目的在于告诉捕食者,应该去追逐其他动物。从某种意义上说,这好比是一场跳高比赛,看谁跳得最高,而失败者就是捕食者选中的目标。
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我说过要进一步探讨的另外一个例子是蜜蜂的自杀行为。它在蜇刺蜂蜜掠夺者时几乎肯定要为此付出生命。蜜蜂不过是社会性很高的昆虫的一种,其他有黄蜂、蚂蚁和白蚁。我想探讨的对象是一般的社会性昆虫,不仅仅是蜜蜂的敢死队。社会性昆虫的业绩是脍炙人口的,尤其是它们那种令人惊讶的相互密切配合的行动以及明显的利他行为。自杀性的蜇刺使命体现了它们自我克制的奇迹。在蜜罐蚁(honey-pot ants)的蚁群中,有一种等级的工蚁不做其他工作,整天吊在巢顶上,一动也不动。它们的腹部隆起,大得惊人,像个电灯泡,里边塞满食物。其他的工蚁把它们当作食品库。在我们人类看来,这种工蚁不再是作为个体而存在,它们的个性显然为了集体利益而受到抑制。蚂蚁、蜜蜂或白蚁的群居生活体现了一种更高水平的个性。食物按极其严格的标准分配,我们甚至可以说它们共有一个集体的胃。它们通过化学信号来互通情报,如果是蜜蜂,就通过人所共知的“舞蹈”。这些手段是如此之有效,以至于整个集体行动起来好像是一个单位,具备自己的神经系统和感觉器官。它们好像能够通过类似身体的免疫反应系统产生的选择性来识别并驱逐外来入侵者。尽管蜜蜂不是恒温动物,但蜂房内相当高的温度几乎像人体那样得到精确的调节。最后,同时也是非常重要的一点,这种类比可以引申到生殖方面。在社会性昆虫的群落里,大多数的个体是不育的职虫。“种系”(germ line)——不朽基因的连续线——贯穿在少数个体,即有生殖能力的个体之内,它们和我们睾丸、卵巢里的生殖细胞相似。不育的职虫和我们的肝脏、肌肉和神经细胞相似。
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只要我们接受了职虫都不能生育这个事实,它们的自杀性行为以及其他形式的利他性或合作性行为就不会那么令人惊讶了。一只正常动物的躯体之所以受到操纵就是为了生育后代以及抚养拥有同样基因的其他个体,以保证其基因得以生存下去。为其他个体的利益而自杀和在今后生育自己的后代两者是不能并存的,因此,自杀性的自我牺牲行为很少进化。但工蜂从不生育自己的后代。它们的全部精力都用于照顾不属于自己后代的亲属,从而保存自己的基因。一只不育工蜂的死亡对它自己基因的影响,宛如秋天一棵树落下一片树叶对树的基因的影响。
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说到社会性昆虫,就会使人情不自禁地要故弄玄虚一番,实际上并无此必要。但研究一下自私基因的理论怎样应用于社会性昆虫还是值得的,尤其是如何用这一理论解释职虫不育性这一不平凡现象的进化起源。因为这种现象似乎引起了一系列问题。
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一个社会性昆虫的群落就是一个大家庭,其所有成员通常都为一母所生。职虫很少或从不繁殖,一般分成若干明显的等级,包括小职虫、大职虫、兵虫以及一些高度专业化的等级如“蜜罐”蚁等。有生殖力的雌虫叫女王,有生殖力的雄虫有时叫雄虫或王。在一些较高级的群落里,从事繁殖的雌虫不做其他任何事情,但在繁殖后代这方面,它们却干得非常出色。职虫为它们提供食物和保护,也负责照管幼虫。在某些蚂蚁或白蚁的物种中,女王简直成了一座庞大的产卵工厂,其躯体比普通的职虫大几百倍,几乎不能动弹,其外形简直不像一只昆虫。女王经常受到职虫的照料,后者满足女王在日常生活中的需要,包括提供食粮并把女王所产的卵源源不断地运到集体托儿所去。这样一只大得异常的女王如果需要离开内室,就得骑在好几队工蚁背上,被它们庄重堂皇地扛出去。
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在第7章里,我谈过生育和抚养之间的区别。我曾说,在一般情况下把生育和抚养结合在一起的策略能够得以进化。在第5章里,我们看到混合的、进化稳定策略可以分成两大类型:要么种群中每一个个体都采取混合策略,这样个体往往能明智地把生育和抚养结合在一起,要么种群分成两种不同类型的个体,即我们最初设想的鹰与鸽之间取得平衡的情况。按照后一种方式取得生育与抚养两者之间在进化上的稳定平衡,这在理论上是说得通的。就是说,种群可以分为生育者和抚养者两部分。但只有在这样的条件下才能保持这种进化上的稳定状态,即被抚养者必须是抚养者的近亲,其亲近程度至少要像抚养者自己的后代——假设它有的话——那样亲。尽管从理论上说,进化可以沿着这个方向进行,但实际上似乎只有在社会性昆虫中才可以看到这种现象。*51
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社会性昆虫的个体分为两大类:生育者和抚养者。生育者是有生殖力的雄虫及雌虫。抚养者是职虫——白蚁中的不育雄蚁及雌蚁,其他社会性昆虫中的不育雌虫。这两类昆虫互不干扰,因此能更有效地完成自己的任务。但这里所谓的“有效”是指对谁有效呢?“职虫从中究竟可以得到什么好处?”这个熟悉的问题是对达尔文学说提出的挑战。
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有人回答说:“没有什么好处。”他们认为女王至高无上,平日颐指气使,通过化学过程操纵职虫来满足私欲,驱使它们抚养其众多的子女。我们在第8章看到过亚历山大的“亲代操纵”理论,上面讲的其实就是这种理论的另一种说法。一个与此相反的提法是,职虫“耕耘”有生殖力的母体,驱使母体提高其繁殖力,以复制职虫的基因。女王制造出来的生存机器肯定不是职虫的后代,但它们都是职虫的近亲。汉密尔顿有一个独到的见解,他认为至少在蚂蚁、蜜蜂和黄蜂的群体中,职虫同幼虫的亲缘关系事实上可能比女王同幼虫的关系更密切!汉密尔顿以及后来的特里弗斯和黑尔以这种观点为指导继续前进,终于在自私基因理论方面取得了一项最辉煌的成就。他们的推理过程如下。
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昆虫中的膜翅目包括蚂蚁、蜜蜂和黄蜂,这一群体具有一种十分奇特的性取向体系。白蚁不属于这种群体,因而并没有这种特性。在一个典型的膜翅目昆虫的巢里只有一个成熟的女王。它在年轻时飞出去交配一次,并把精子储存在体内,以备在漫长的余生中—10年或者更长——随时取用。它年复一年地把精子分配给自己的卵子,使卵子在通过输卵管时受精。但并不是所有的卵子都能够受精。没有受精的卵子会变成雄虫。因此雄虫没有父亲,它体内每一个细胞只有一组染色体(全部来自母体)而不是像我们体内那样有两组染色体(一组来自父体,一组来自母体)。按照第3章里的类比说法,一只雄性膜翅目昆虫在它的每个细胞里都只有每一“卷”的一份拷贝,而不是通常的两份。
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在另一方面,膜翅目雌虫却是正常的,因为它有父亲,而且在它的每个体细胞里有两组染色体。一只雌虫成长为职虫还是女王并不取决于它的基因,而是取决于它如何成长。换句话说,每一只雌虫都有一组完整的成为女王的基因和一组完整的成为职虫的基因(或者说,也有好几组分别使之成为各种专职等级的职虫、兵虫等的基因)。到底哪一组基因起决定性作用,取决于它的生活方式,尤其取决于它摄入的食物。
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尽管实际情况复杂得多,但基本情况大致如此。我们不知道这种奇特的有性生殖系统是怎么进化而来的。毫无疑问,这种进化现象必然有其原因。但我们只能暂时把它当作膜翅目昆虫的一种难以解释的现象,不管原来的理由是什么,这种奇特的现象打乱了我们在第6章里提到的计算亲缘关系指数那套简捷的办法。这说明雄虫的精子不像我们人类的精子那样每一条都不相同,而是完全一样的。雄虫的每一个个体细胞仅有一组基因,而不是两组,因此每一条精子必须接受完整的一组基因,而不是一部分—50%,所以就一只具体的雄虫来说,它的全部精子都是完全一样的。现在让我们计算一下这种昆虫母子之间的亲缘关系指数,如果已知一只雄虫体内有基因A,那么它母亲体内也有这个基因的可能性是多少呢?答案肯定是100%,因为雄虫没有父亲,它的全部基因都来自其母亲。现在假定已知一只雌虫体内有基因B,它儿子也有这个基因的可能性是50%,因为它只接受了它母亲一半的基因。这种说法听起来好像自相矛盾,而事实上并没有矛盾。雄虫的所有基因都来自母亲,而母亲仅把自己的一半基因传给儿子。这个看似矛盾的答案在于雄虫体内基因的数量仅有通常的一半。那么它们之间“真正的”亲缘关系指数是½还是1呢?我认为没有必要为这个问题去伤脑筋。指数不过是人们为解决问题而设想的计量单位。如果在特殊情况下对它的运用为我们带来困难,我们就干脆放弃它而重新使用基本原则。从雌虫体内基因A的观点来看,它儿子也有这个基因的可能性是½,和它女儿一样。因此,从雌虫的观点来看,它同其子女的亲缘关系如同我们人类的子女同母亲的亲缘关系一样密切。
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但当我们谈到姐妹时,情况就变得复杂了。同胞姐妹不仅出自同一父亲,而且使它们母体受孕的两条精子的每一个基因都是完全相同的。因此,就来自父体的基因而言,姐妹和同卵孪生姐妹一样。如果一只雌虫体内有基因A,这个基因必然来自父体或母体。如果这个基因来自母体,那么它的姐妹也有这个基因的可能性是50%。如果这个基因来自父体,那么它的姐妹也有这个基因的可能性是100%。因此,膜翅目昆虫的同胞姐妹之间的亲缘关系指数不是½(正常的有性生殖动物都是½,而是¾。
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由于这个缘故,膜翅目雌虫同它的同胞姐妹的亲缘关系比它同自己子女的更密切。*52 汉密尔顿看到了这一点,尽管他那时并没有如此直截了当地说出来。他认为这种特殊密切的亲缘关系完全可能促使雌虫把它母亲当作一台有效地为它生育姐妹的机器而加以利用。这种为雌虫生育姐妹的基因比直接生育自己子女的基因能更加迅速地复制自己的拷贝。职虫的不育性由此形成。膜翅目昆虫真正的社会性以及随之出现的职虫不育性似乎独立地进化了11次以上,而在动物界的其他种群中,只在白蚁身上进化过1次。想来这并不是偶然。
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不过,这里还有蹊跷。如果职虫要成功地把它们的母亲当作生育姐妹的机器而加以利用,它们就必须遏制其母亲为其生育相同数量的兄弟的自然倾向。从职虫的观点来看,它任何一个兄弟的体内有它某个基因的可能性只有¼。因此,如果雌虫得以生育同等数量的有生育能力的子女,这未必对职虫有利,因为这样它们就不可能最大限度地繁殖它们的宝贵基因了。
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特里弗斯和黑尔认为,职虫必然会努力影响性比例,使之有利于雌虫。他们把费希尔有关最适性比例的计算方法(我们在前面一章里谈到了这个方法)运用到膜翅目昆虫这种特殊情况上,重新进行了计算。结果表明,就母体而言,最适投资比例跟通常一样是1∶1,但就姐妹而言,最适比例是3∶1,有利于姐妹而不利于兄弟。如果你是一只膜翅目雌虫,你繁殖自己基因的最有效方法是自己不繁殖,而是让母亲为你生育有生殖能力的姐妹和兄弟,两者的比例是3∶1。但如果你一定要繁殖自己的后代,那么你就生育数目相同的有生育能力的儿子和女儿,这样对你的基因最有利。
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我们在上面已经看到,女王和职虫之间的区别不在于遗传因素。对一只雌虫胚胎的基因而言,它既可以成为职虫也可以成为女王,前者“希望”性比例是3∶1,而后者“希望”性比例是1∶1。“希望”到底意味着什么?它意味着如果女王生育同等比例的有生育能力的儿子和女儿,那它体内的基因就能最好地繁殖自己。但存在于职虫体内的同一个基因如果能够影响这个职虫的母亲,使之多生育一些女儿,这个基因就能最好地繁殖自己。要知道这种说法并无矛盾之处,因为基因必须充分利用可供其利用的一切力量。如果这个基因能够影响一个日后肯定要变成女王的个体的成长过程,它利用这种控制力量的最佳策略是一种情况;而如果它能够影响一个职虫个体成长的过程,它利用那种力量的最佳策略却是另外一种情况。
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这意味着如何利用这台生育机器引起了双方的利害冲突。女王“努力”生育同等比例的雄虫和雌虫,职虫则努力影响这些有生育能力的后代的性比例,使之形成3雌1雄的比例。如果我们这个有关职虫利用女王作为生育机器的设想正确的话,职虫应该能够使雌雄比例达到3∶1。不然,如果女王果真拥有无上的权力,而职虫不过是女王的奴隶和唯命是从的王室托儿所的“保姆”,那我们看到的应该是1∶1的比例,因为这是女王“希望”实现的比例。在这样一场世代之间的特殊争斗中,哪一方能取胜呢?这个问题可以用实验来证明。特里弗斯和黑尔两人就用大量的蚂蚁物种进行过这种实验。
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我们感兴趣的性比例是有生殖能力的雄虫同雌虫的比例。它们是一些体形大、有翅膀的蚂蚁。每隔一段时间,它们就成群结队从蚁穴飞出进行交配。之后,年轻的女王可能要另外组织新群落。为了估计性比例,有必要对这些带翅膀的个体进行计数。要知道,在许多物种中,有生殖能力的雄虫和雌虫大小悬殊。这种情况使问题更加复杂。因为我们在上一章里已经看到,费希尔有关最适性比例的计算方法只能严格地应用于对雄虫和雌虫进行的投资额,而不能用来计算雄虫和雌虫的数目。特里弗斯和黑尔考虑到了这种情况,因此在实验时对蚂蚁进行过磅。他们使用了20个不同的蚂蚁物种,并对有生殖能力的雄虫和雌虫的投资额计算性比例。他们发现雌雄比例令人信服地接近于3∶1的比例*53 ,从而证实了职虫为其自身利益而实际上操纵一切的理论。
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这样,在作为研究对象的那几种蚂蚁中,职蚁好像在这种利害冲突中“取胜”了。这种情况原是不足为奇的,因为职虫个体作为幼虫的守护者自然比女王个体享有更多的实权。试图通过女王个体操纵整群的基因敌不过那些通过职虫个体操纵整群的基因。令人饶有兴趣的是,在哪些特殊情况下女王可以享有比职虫更大的实权呢?特里弗斯和黑尔发现可以在某种特殊情况下严格地考验一下这个理论。
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我们知道,某些物种的蚂蚁豢养奴隶。这些役使奴隶的职蚁要么不做任何日常工作,要么就是干起来也笨手笨脚的。它们善于为捕捉奴隶而四处出击。两军对垒、相互厮杀的情况只见于人类和社会性昆虫。在许多蚂蚁物种中有所谓兵蚁的特殊等级,它们具有特别坚硬发达的上下颚作为搏斗的利器,它们专门为自己群体的利益而进攻其他蚁群。这种旨在捕捉奴隶的袭击只不过是它们的战争努力中一种特殊的形式。它们向另一个物种的蚁穴发动攻击,试图杀死对方进行自卫的职蚁或兵蚁,最后掳走对方尚未孵化的幼虫。这些幼虫在掠夺者的蚁穴里被孵化,它们并不“知道”自己已变成奴隶,而是按照固有的神经程序开始工作,完全像在自己的穴里一样履行职责。这些奴隶待在蚁穴里包办了管理蚁穴、清洁卫生、搜集粮食、照料幼虫等各种日常工作,而那些专门捕捉奴隶的职蚁或兵蚁继续出征以掳掠更多的奴隶。
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这些奴隶当然不知道它们同女王以及它们照料的幼虫完全没有亲缘关系,这是件好事。它们不知不觉地抚养着一批又一批新的捕捉来的奴隶兵蚁。自然选择在影响奴隶物种的基因时,无疑有利于各种反奴隶制度的适应能力。不过,这些适应能力显然并不是十分有效的,因为奴隶制度是一种普遍现象。
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从我们目前论题的观点来看,奴隶制度产生了一种有趣的后果。在捕捉奴隶的物种中,女王可以使性比例朝它“喜欢”的方向发展。这是因为它自己所生的子女,即那些专门捕捉奴隶的蚂蚁不再享有管理托儿所的实权,这种实权现在掌握在奴隶手中。这些奴隶“以为”它们在照顾自己的骨肉兄弟或姐妹,它们所做的大抵无异于它们本来在自己穴里也同样要做的一切,以实现它们希望达到的有利于姐妹的3∶1比例。但专门掳掠奴隶的物种的女王能够采取种种反措施,成功地扭转这种趋势。对奴隶起作用的自然选择不能抵消这些反措施,因为这些奴隶同幼虫并无亲缘关系。
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让我们举个例子来说明这种情况。假定在任何一个蚂蚁物种中,女王“试图”把雄性卵子加以伪装,使其闻起来像雌性的卵子。在正常情况下,自然选择对职蚁“识破”这种伪装的任何倾向都是有利的。我们可以设想一场进化上的斗争情景,女王为实现其目的不断“改变其密码”,而职蚁不断进行“破译”。在这场斗争中,谁通过有生殖能力的个体把自己的基因传递到后代体内的数量越多,谁就能取胜。我们在上面已经看到,在正常情况下,职蚁总是获胜的一方。但在一个豢养奴隶的物种中,女王可以改变其密码,而奴隶职蚁却不能发展其破译的任何能力。这是因为奴隶职蚁体内的任何一个“有破译能力”的基因并不存在于任何有生殖能力的个体体内,因此不能遗传下去。有生殖能力的个体全都是属于豢养奴隶的物种,它们同女王而不是同奴隶有亲缘关系。即使奴隶的基因有可能进入任何有生殖能力的个体体内,这些个体也是来自那些被掳掠的奴隶的老家。因此,这些奴隶最多只能忙于对另一套密码进行破译!由于这个缘故,在一个豢养奴隶的物种中,女王因为可以随心所欲地变更其密码而稳操胜券,绝对没有让任何有破译能力的基因进入下一代的风险。
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