女兰开处却无郎?|“达尔文之光”专栏

2019-11-03     中国科学报

作者 | 苗德岁

《兰科植物的受精》,[英]达尔文著,北京大学出版社2016年8月出版

先父喜欢扬州八怪,尤其是郑板桥与金冬心。因此,耳濡目染,我自小就跟着他背诵了不少吟诵兰花的诗词,比如,郑燮的“画工立意教停蓄,何苦东风好作媒”以及金农的“雨过深林笔砚凉,女兰开处却无郎”。

万没想到,我后来研究达尔文,竟发现达翁也是名副其实的“兰花痴”!

《物种起源》出版后不久即售罄,达尔文便紧接着修改以再版。同时,他在着手写作《动植物在家养下的变异》。这两本书是他计划中的那本物种大书的第一部分重头戏。

然而,到了1860年春天,他已写得头昏脑涨、精疲力竭;这时候他需要换件有趣的事做做,缓口气儿。

天晓得他一下子迷上了他家附近的“兰花坞”—— 一个他和妻子常去散步的地方,那里长满了各种各样的兰花。

达尔文对兰花的兴趣,至少基于两个重要因素:1.他在剑桥的良师益友亨斯洛教授是植物学家,因此他的植物学基础很好;2.他读过一位德国博物学家、神学家的小书,这位神学家认为,花的作用是为了吸引昆虫来替其传粉,以达到异花受精的目的,并认为这是上帝精心设计的。

而当时主流观点则认为花是上帝为美而创造的,植物是自花受精的。

达尔文读了那本小书之后,同意作者异花受精的观点,但反对这是上帝创造的。

他试图证明,异花受精促进变异的发生与保存,并猜测植物与昆虫间的协同演化会支持他的自然选择理论,并能解释植物与昆虫相互间极端适应的发生。

达尔文最初是为了缓解写作压力,借观赏兰花以休闲,不料想这一闲情逸致竟使他发现了兰花适应昆虫传粉的种种奇妙、独特机制,令他一发而不可收拾。

他给好友、植物学家胡克的信中,兴奋地写道:“我研究兰花大有斩获,它让我看到:为了借助昆虫传粉,兰花的各个部分几乎都与虫媒受精相互适应;显然,这是自然选择的结果。”

达尔文关于兰花受精的部分研究,于1862年春在伦敦林奈学会宣读,受到植物学家们的高度重视和赞赏。

不久,《论英国及外国兰花通过昆虫受精的各种装置以及杂交的良好效果》一书就由他的出版商默里出版。尽管这是一本非常有趣的书,由于书名冗长,可能令读者望而却步,其销量并不好。

然而,这在科学界建立了达尔文作为植物学家的声誉,赢得了植物学家们对他的尊重,不少原先反对他生物演化论的人,开始改变态度。

这些对达尔文是相当重要的。更为重要的是,兰花生殖生物学研究很快成为一门“显学”,兰花受精研究带来了很多惊人的发现。

1982年我在加州大学伯克利分校曾经听了著名达尔文学者、植物学家Ledyard Stebbins的报告,题为《性是否必要?》。

他从达尔文这本书讲起,介绍了后来的一系列发现,真令人大开眼界。兰花吸引昆虫及其他动物为它传粉,演化出的各种装置及策略简直出神入化。

有的兰花外表乃至于气味酷似雌性昆虫,即“假扮新娘”。有的兰花酷似昆虫产卵的场所,诱惑雌性昆虫前来产卵,借此为其传粉,被称之为“假扮产房”。

还有的兰花酷似雌性昆虫栖居地,以吸引雄性昆虫前来交配,达到为其传粉的目的,被称之为“假扮闺房”。

上述“拟态”都属于“色诱”;“食色,性也”,兰花还有“食诱”,即通过各种虚假的外表(比如假花粉、假蜜腺等),诱惑觅食的昆虫来访,为其传粉。

最为神奇的是,达尔文通过自己的研究,竟能根据兰花结构推测出传粉昆虫的类型。

1862年,达尔文收到了一种原产于马达加斯加的兰花——大彗星兰标本。它的白色花瓣呈星状排列。

最令达尔文惊诧不已的是,它有约29厘米长的花距(从花口到底部的距离)。而花蜜一般位于底部4厘米左右处,这就意味着要想吸食到花蜜,昆虫或蜂鸟的喙至少要长达25厘米!

达尔文惊呼:“我的天呐!什么样的怪物才能吸食到此花的花蜜呢?”

随后,达尔文根据自己的自然选择理论作出了大胆预测:在马达加斯加岛上,一定有一种喙长至少达25厘米的昆虫。

当时的昆虫学家们中,有不少人对此持怀疑态度,尤其是那些并不相信达尔文学说的人。不过,达尔文的预测得到了博物学家华莱士的大力支持。

华莱士也是达尔文自然选择学说的共同提出者。华莱士还作出了进一步的预测,他认为这种昆虫应该类似于他在东非见过的天蛾;并热情鼓励将赴马达加斯加岛考察的博物学家们,建议他们到了岛上之后,要像天文学家寻找海王星那样去满怀信心地寻找这种长喙天蛾。

1873年,《自然》杂志报道,在巴西发现了喙长25厘米的天蛾。到了1903年(距达尔文最初预测时过41年),终于有人报道了马达加斯加的一种喙长达30厘米的天蛾!

这种天蛾与华莱士在东非洲所见的天蛾属于相同物种,后来被命名为一个新亚种——“预测天蛾”,以纪念达尔文与华莱士的预测。

此后,人们也往往把大彗星兰俗称为达尔文兰花。

记得Stebbins教授说,性不是非有不可,生物中确有无性繁殖的;然而,有性多好啊!

有性生殖丰富了基因多样性、加速了生物演化,因而大大地丰富了地球上的生物多样性。同时,若是没有“性”的话,也就没有了文学艺术,那生活该多没劲啊。

人们一般认为达尔文的生物演化论是“适者生存”,这是很片面的。没有繁殖的生存,在生物演化上是毫无意义的。

达尔文生物演化论的精髓是生存斗争中优赋变异的保存和积累,而这只有通过繁殖传代才能实现。在这一方面,兰花令人类相形见绌。

《中国科学报》 (2019-11-01 第6版 读书)

文章来源: https://twgreatdaily.com/zh-hans/_0blL24BMH2_cNUgJzp8.html