新的进化理论可以解释动物缩小之谜

在动物进化中，一个经典却有争议的观点认为体型越大越好。体型较大的动物只需在体型上胜过竞争对手，就能在猎手、斗士和配偶方面占据主导地位。这个长期存在的理论认为，体型较大的动物更容易生存。这个概念以古生物学家爱德华·德林克·科普 (Edward Drinker Cope) 的名字命名，被称为“科普法则”，最早出现在 19 世纪的古生物学家中。最初，科普法则似乎可以很好地解释曾经在北美漫游的猛犸象和剑齿虎等巨型哺乳动物。对于恐龙来说，科普法则似乎也适用。但这种趋势的例外很快就显现出来了。

根据化石记录，几千年来，一些动物物种和种群变小了，而不是变大了。研究表明，远古时期居住在阿拉斯加的冰河时代马、加勒比海岛屿上的一些变色蜥蜴、许多种类的海龟，甚至蜻蜓都随着时间的推移而缩小了。这些观察结果与人们对动物体型的普遍预期背道而驰，几十年来一直无法解释。一个新提出的进化假说，通过计算机建模进行测试，可能有助于解开这个谜团。

根据 1 月 18 日发表在《通讯生物学》杂志上的一项研究提出的理论，物种间激烈的竞争和较高的灭绝风险导致动物体型趋于较小。研究人员建立了一个复杂的群落演化计算机模型，其中包含 20 个不同的数学参数，包括捕食率和基线死亡率等。他们在多个场景中随时间推移跟踪了一组相互作用的生物模型，并探索了体型、物种丰度和生态位在不同情况下的变化。通过他们的模型，他们探索了各种资源和风险动态，发现体型结果会根据场景的不同而变化。

在某些情况下，科普规则似乎确实成立。当物种之间的资源竞争较低且灭绝的总体风险最小时，该模型表明动物确实会趋于体型增大。同样，当顶级捕食者灭绝时，生态阶梯上处于较低位置的动物可能会进化得更大，以利用开放的生态位。然而，在更残酷的情景中——整个生命网络对猎物、栖息地或其他基本需求的竞争非常激烈——动物种群可能会保持其规模甚至缩小，英国雷丁大学教授兼生态建模师、这项研究的主要作者肖沃纳尔·罗伊 (Shovonlal Roy) 说。

“我们真的没想到会这样，”罗伊说。他和同事们的目的并不是要反驳科普规则，而是想看看它是否能经得起建模的检验。这个已有一百多年历史的理论已经争论了几十年。一些进化生物学家和古生物学家认为它是大型动物选择偏差的产物，而其他人则仍然忠于这个理论，因为它似乎适用于许多物种。

研究结果表明，现实比单一的体型概念更为复杂。此外，模型结果为规则的例外情况提供了进化解释，罗伊说：这些不是意外或异常，而是由明确的、数学上可解释的压力导致的结果。

对于物种随时间缩小的情景，研究人员提出了“循环反转柯普规则”。根据这一新理论，激烈的竞争迫使动物改变其生态位，寻找新的食物或栖息地。然而，罗伊解释说，动物总是会面临回到最初资源的压力，而这种资源最初非常适合动物。体型越小，获取这种抢手的资源就越容易。体型较小的动物占用的空间更少，需要的能量也更少。当然，体型大有优势，但有时体型小反而更好。

此前，科学界只给出了例外，没有一个总体解释。现在，有人提出了一个“共同框架”，生物学家和其他人可以在此基础上开展工作，罗伊说。这种互补的进化理论可以揭示某些趋势，甚至是目前尚未解决的谜团，例如世界鸟类数量减少的问题。全球许多栖息地的鸟类似乎越来越小，这种变化与气温上升有关。但物理学似乎无法解释整个故事。循环逆柯普规则可能会提供一些见解。

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在研究人员运行的所有模型中，快速长大或缩小的动物都走向灭绝。但罗伊说，这就是世界的规律。对于大多数物种，尤其是体型最极端的物种，在漫长的进化过程中，灭绝是不可避免的，因为极端情况容易受到变化的影响。最近的一项研究表明，有史以来最大的灵长类动物——一种身高近 10 英尺、体重超过 550 磅的猿类，很可能因为体型庞大而难以适应气候变化而灭绝。罗伊再次表示，这次灭绝符合他们的模型。

然而，所有这些仍只是理论上的。尽管研究人员的计算机模型非常复杂，而且经过了数年的微调，但需要现实世界的测试和数据来支持这一想法。罗伊表示，他希望看到未来的研究采用递归逆柯普规则，并评估其在化石记录中的有效性。他还希望利用古生物学数据来构建更好、更全面的模型版本，以考虑温度和栖息地丧失等变量。目前，已经证明的是，动物并不是唯一进化的事物：我们对世界的理解也可以进化。