在人類出現文字以來的幾千年歷史裏，有沒有哪個生物物種發生了明顯的前進演化？

2021-11-14科學

比比皆是。

所有還在傳代的生物都在前進演化 ，從各種細菌到蒼蠅·蚊子再到新冠病毒都會不斷突變、出現新的性狀，世界各地還會發現新演化出的物種。在人類的育種和一些地方惡劣的自然環境影響下，前進演化表現得更加明顯。

一年之內

2021 年中期， 新冠病毒 Delta 變異病毒株 已經擴散到超過八十個國家並持續突變。讀者可以自行搜尋關於新冠病毒變異株的新聞報道。

目前推測 大理石紋鰲蝦 於二十世紀九十年代（最晚 1995 年）起源於水族館中，減數分裂發生的隨機錯誤或是水溫變動的影響產生了一顆二倍體卵子，該卵子受精並行育成三倍體個體，單獨建立了族群。大理石紋鰲蝦不能和仍然存在的祖先物種（龍紋鰲蝦）產生可育後代。這是在一代間建立了生殖隔離、形成了新物種 ^[1] 。

不少昆蟲可以在一代間透過生殖器外骨骼的形狀變化建立生殖隔離（交配前隔離：器官隔離）而分離為新物種。一些昆蟲在惡劣環境中可以突變為孤雌生殖。

數年間

濫用或不正確地使用抗菌藥物，使用無效的藥物配方（不到一個療程，藥物品質低下或儲藏不良），或是早期中止治療，都可能導致 細菌耐藥性 的發展。

金黃色葡萄球菌 在 1943 年時普遍對青黴素敏感，1947 年發現了具抗藥性的菌株，此後數十年間，青黴素抗藥性在世界範圍擴散。1960 年代，人們改用甲氧苯青黴素，不久再次出現抗藥性菌株。1980 年代，人們改用萬古黴素，2002 年發現了抗萬古黴素的菌株。

結核桿菌 可對各種抗菌素產生抗藥性。耐多藥結核病（MDR）對異煙肼和利福平（兩種最有效的抗結核藥）抗藥，目前每年有數百萬新患者發病、數百萬老患者死亡。

這不限於抗生素耐藥性。人們已經看到醫院環境中的糞腸球菌對酒精的耐受力在 18 年間增強了十倍 ^[2] ，對異丙醇的耐受力也在上升。許多含酒精的洗手液的濃度較低並會被沖洗，讓病原體反復暴露於非致命濃度的酒精——在新冠病毒大流行期間尤其如此。這有望進一步增強若幹病原體對酒精的耐受力。

至於碘伏和次氯酸鈉，那不止是「耐藥」這個程度了。 Burkholderia cepacia 復合種（Bcc，含 24 個物種 ^[3] ）可以 在碘伏裏生活 ，可以 耐受過氧化氫、次氯酸鈉 ^[4] 、氯己定、三氯生、苯紮氯銨、洗必泰等 ^[5] ，能夠汙染商業生產的聚維酮碘和水基的鼻噴霧劑、漱口水、註射液、洗手液、嬰兒濕巾等。

Bcc 在自然界廣泛分布於土壤、淡水、海水、植物根際，其中 B. cepacia 、 B. cenocepacia 、 B. vietnamiensis、B. anthina 、 B. seminalis 常見於 世界各地的水環境 。

Bcc 對多種抗生素、多種防腐劑具備 固有的抗性 （第一次遭遇就能抵抗） ^[6] ，能夠 使用某些抗菌劑作為碳源 。

Bcc 不但可以 對洋蔥、煙草等植物致病 ，還能 感染免疫力較低的人 （例如嬰兒、60 歲以上的老年人、愛滋病患者、接受化療的癌癥患者），引起肺炎，可以人傳人，可以致死。

研究人員對從美國 3 個大城市的操場、運動場、公園、遠足小徑、住宅庭院、花園中的 91 個地點收集的土壤和根際樣本的 DNA 萃取物進行 PCR 分析，顯示 約 90% 的樣本 為 Bcc 陽性 ^[7] 。

根據美國 FDA 數據，2004 年至 2011 年間， 34% 的非無菌醫藥產品召回 涉及 Bcc ^[8] 。

真核病原體也不遑多讓。世界衛生組織於 2000 年將青蒿素類藥物作為抗瘧首選藥物在全球推廣。2009 年， 抗青蒿素瘧原蟲 在泰國與柬埔寨邊界地區自然產生。2020 年初， 抗青蒿素瘧原蟲 在非洲自然產生，DNA 序列比對顯示其和東南亞的抗青蒿素瘧原蟲是彼此獨立產生耐藥性的。

有害昆蟲、有害植物、致病真菌的抗藥性 同樣構成世界性的問題，在數年內就能對「曾經很好用」的農藥表現出抗性。

這不是「沒脊椎的特權」。在一部份脊椎動物中觀察到 在僅僅 3 代內出現生殖隔離（建立新的生物學物種） 的現象：

Speciation in real time

還是加拉帕戈斯島上那幫鳥。十幾年前就被關註過，幾年前重新驗證了血統的來源，證明了 3 代內完全分離。

數十年

過去數十年間，學者們肉眼觀看了 北美蘋果蠅、義大利麻雀、黃花約克麥草 等新物種在他們身邊自然誕生，歐洲杜鵑和北美杜鵑的雜種在荒地上蓬勃生長，北美野牛和家牛的雜種、馬鹿和梅花鹿的雜種都可以產生可育後代而不再跟祖先雜交。

亞馬遜雨林中尚未被砍伐的地區也受到人類引起的氣候變遷的影響。對過去 40 年間收集的數據進行的重新分析表明，亞馬遜雨林中對環境敏感的留鳥的數量在減少，且 研究範圍內大多數留鳥物種的體型與翅膀長度都發生了變化 。

具體而言，在數代之內，亞馬遜雨林中的鳥類的體型變得越來越小、翅膀則越來越長。

這可以歸因於越來越炎熱、幹燥的氣候影響了鳥的代謝和食物來源。

在不遷徙的留鳥中發現這類變化排除了「在亞馬遜雨林之外受到影響的鳥飛過來並被統計到」的因素。

這項研究所用的數據集覆蓋的範圍很大，整個鳥類群落中體型與翅膀長度的變化不局限在特定的地點，意味著該現象是普遍的 ^[9] 。

數百年

人自己就是範例之一 。可以參照：

日本的 秋田蕗 是自然形成的多倍體蜂鬥菜，有著多倍體的典型巨大化（植株高 2~3 米），龍貓頭上那片葉子就是了。

江戶時代這玩意還是需要一群人到山上找半天才有兩個比較大的稀罕物，現在已經滿常見了，這個突變的歷史可能比江戶城的歷史（到 2021 年末約 565 年）還要短。

十九世紀倫敦地鐵建成並將一些蚊子關了進去，現在它們已經變成了和地面上的蚊子不一樣的物種。

600 多年前，葡萄牙人將一小撮 歐洲小鼠 帶到了馬德拉島上，現在島上的小鼠已經分化成 6 個彼此不能產生雜交後代的物種，其染色體數從祖先的 40 條變成了 22 條到 30 條不等，染色體數相同的小鼠之間可以產生後代。

數千年

微生物的 DNA 序列可以在這樣長的時間裏發生超過整個基因組的 20% 的變動。

人類的馴化可以在這樣長的時間裏讓動植物產生明顯的外觀變化。

這是一根五千三百多年前的玉米棒，和大芻草（墨西哥野玉米）已經有明顯的差異：

左為大芻草的「玉米棒」，右為玉米棒，中間是二者的雜交種的玉米棒：

從左到右是玉米棒在過去數千年裏的變化：

其余 家禽、家畜、農作物 跟玉米的情況大同小異， 許多農作物是人類自己創造的多倍體新物種 ，小黑麥之類是獨立為新物種的種間雜種。

體型很大的家犬品種與體型很小的品種之間已經出現生殖隔離（交配前隔離：器官隔離），二者靠「可以各自和體型差距較小的犬品種交配」保持基因庫的可交流性而視為同一物種。

普氏野馬 大約是 5500 年前從哈薩克古人養的馬群裏脫走到野外的。普氏野馬沒有出現家馬染色體的羅伯森易位（那導致家馬的染色體減少），二者出現差異的時間不到五千年，目前還可以雜交 ^[10] 。

家豬和野豬 的染色體數量也已經出現差異，目前還可以雜交。

未來

人們目睹明神海丘的 準核生物 似乎正在從原核生物變成真核生物 ^[11] 、多種生物正在產生內共生現象，人們也可以自行引起內共生 ^[12] 。

2020 年有一項研究發現， 在物種多樣性較低的地區，新物種生成的速度比傳統上認為物種多樣性較高的地區更快 ^[13] 。

人類掀起的「生物多樣性危機」在消滅一部份物種的同時，也會推動另一部份物種的種化，產生適應人類改造過的環境的新物種。關於地球上新物種的形成速度，不同學者的觀點有很大差異：

有的認為每年約 2~3 種，

有的認為每次大規模滅絕事件都會引起更大規模的種化、增加物種多樣性，人類掀起的滅絕速度如果有每年 2 萬到 14 萬種，地球生物的種化速度將逐漸加快到每年 4 萬到 18 萬種以上。

100 年後，人類可能會被自己創造的數百萬個新物種簇擁，這是地球歷史上最快的物種形成速度——你可以稱之為「 人類世大爆發 」。

參考

^ 大理石紋螯蝦是如何進行「自我復制」來繁殖的？ - 趙泠的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/266920159/answer/2128466682
^ Pidot SJ, Gao W, Buultjens AH, Monk IR, Guerillot R, Carter GP, Lee JYH, Lam MMC, Grayson ML, Ballard SA, Mahony AA, Grabsch EA, Kotsanas D, Korman TM, Coombs GW, Robinson JO, Gonçalves da Silva A, Seemann T, Howden BP, Johnson PDR, Stinear TP. Increasing tolerance of hospital Enterococcus faecium to handwash alcohols. Sci Transl Med. 2018 Aug 1;10(452):eaar6115. doi: 10.1126/scitranslmed.aar6115. PMID: 30068573.
^ Bcc 是革蘭氏陰性非發酵 β-變形菌，每個細胞通常有 3 條規模在 6MB 到 9MB 的 DNA 鏈，能夠快速突變和改變表觀遺傳特性，可以迅速適應新接觸的環境。它們廣泛分布於環境中，具有非凡的代謝多功能性，可以與多種植物互利共生（固氮，或制造毒素攻擊其他細菌、單細胞真核生物、線蟲、真菌），可以在營養有限的條件下生存、代謝貧營養水環境中存在的有機物。
^ Peeters E, Nelis HJ, Coenye T. Evaluation of the efficacy of disinfection procedures against Burkholderia cenocepacia biofilms. J Hosp Infect. 2008 Dec;70(4):361-8. doi: 10.1016/j.jhin.2008.08.015. Epub 2008 Nov 1. PMID: 18977555.
^ Biocide susceptibility of the Burkholderia cepacia complex. Rose H, Baldwin A, Dowson CG, Mahenthiralingam E J Antimicrob Chemother. 2009 Mar; 63(3):502-10.
^ Torbeck L, Raccasi D, Guilfoyle DE, Friedman RL, Hussong D. Burkholderia cepacia: This Decision Is Overdue. PDA J Pharm Sci Technol. 2011 Sep-Oct;65(5):535-43. doi: 10.5731/pdajpst.2011.00793. PMID: 22293841.
^ Culture-based and non-growth-dependent detection of the Burkholderia cepacia complex in soil environments. Miller SC, LiPuma JJ, Parke JL Appl Environ Microbiol. 2002 Aug; 68(8):3750-8.
^ Sutton S, Jimenez L. 2012. A review of reported recalls involving microbiological control 2004–2011 with emphasis on FDA considerations of 「objectionable organisms.」 Am Pharm Rev 15:42–57.
^ https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abk1743
^ 不過，1945年人類在動物園豢養的20頭普氏野馬只有10頭有繁殖能力，其近親交配極度嚴重，現在也沒有緩過來的趨勢。
^ 在生物史上從原核細胞發展，是先有多細胞生物還是先有真核生物呢，這兩者誰在生物史上的意義更重大呢？ - 趙泠的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/442444906/answer/1710886927
^ 內共生假說可否透過實驗驗證？ - 趙泠的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/391582063/answer/1189980451
^ https://www.cas.cn/kj/202012/t20201216_4770947.shtml