演化到一半的翅膀有什麼用? — 演化理論上的「轉適應」概念

Houin KNs
4 min readFeb 5, 2019

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會飛行,比起不會飛行,更具優勢,所以,鳥類都擁有了翅膀。

這是對鳥類演化出翅膀的最基本說法,對於這個基本說法,最常被質疑的是:如果翅膀是「為了」飛行優勢而演化出來的,那麼演化到一半、四分之一的翅膀有什麼用呢?難道是某隻鳥類突然基因突變,就長出了能滿足苛刻飛行條件的翅膀,展翅高飛?基因突變假如能變出這麼精緻的器官,還能叫「突變」嗎?或者說,光靠「突變」就做到物種演化,演化論的「天擇」還有地位嗎?

這種「指控」針對的不單是鳥類,還有昆蟲。那些我們現在看到的精緻器官,它們在演化的半路中,到底為什麼能留下來呢?

那些只有一半的翅膀

鳥類翅膀的演化過程其實不是什麼神秘事,只有一半的翅膀無法讓你在天際穿梭,但可以容許你像很多現存的動物那樣從樹上滑翔到地面,或者僅僅像小雞快跑中短暫跳離地面般也是大有好處。

至於昆蟲,生物學家約翰(John Kingsolver)和咪咪(Mimi Koehl)指出,它們是體積細小的冷血動物,體溫容易急升急降,需要時刻努力保持體溫,不然體溫過低便難以行動,這也是為什麼冬天蚊子都會消失不見。

透過熱力學和空氣動力學的分析,約翰和咪咪發現昆蟲的膜狀翅膀,即使小得不能飛行,卻是一個效果優良的熱交換裝置;夏天時可以透過它來散熱,冬天即用來吸取熱能。

這個膜狀裝置長得愈大,熱交換的能力便愈好,當然這種熱交換上的「愈大愈好」不會無限持續,到了某個程度便會慢慢減緩,也就是說再增大也不會在熱交換上更有效。

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也許你已經能夠猜到,當這個「熱裝置」到達瓶頸位的大小時,它已經具備某種飛行的能力,而這時如果它愈長大,飛行的能力便會愈好,它已經從熱裝置「升級為」翅膀。

演化上的轉適應

這種「舊器官、新功能」的發展,就是古生物學家古爾德(Stephen Jay Gould)所謂的「轉適應」(exaptation)。

當我們被一隻蒼蠅煩得發狂時,它在做的事其實非常不簡單 — 急速飛行、突然停止、盤旋、自體旋轉、倒飛、360度打圈、側滾,還有穩穩地降落在任何地方,如果說蒼蠅是在某一世代突然獲得這種能力,實在匪夷所思。

對於昆蟲翅膀的分析觀察則在在驗證了古爾德的「轉適應」概念,昆蟲的翅膀最初並不是以「翅膀」的姿態發展,它的前身純粹是個「熱裝置」,它的適應性是它「散、吸熱」的能力,後來的後來,才「轉」到飛行上的「適應性」。

「神」不會完全是人的心理投射

這種「翅膀之前是個熱裝置」的情況,其實達爾文也早預留了位置,他把這種翅膀的早期狀態稱為「預先適應」(pre-adaptation),並同時強調,演化本身並沒有能力預測出之後會變成什麼器官。

所以,並沒有「翅膀是『為了』飛行優勢而演化出來」這回事,在演化的角度下,自然是「非人格化」的,畢竟如果我們用人格化的角度去看自然,那就不需要去科學解釋什麼……

衪想要這樣所以就這樣了!

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資料參考:

Steven Pinker. 1997. How the mind works.

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