进化发生的速度有多快？

衡量进化的速度是很棘手的，但有些物种的进化速度可以快到几代。

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当查尔斯·达尔文 (Charles Darwin) 在 19 世纪中叶发展他的进化论时，他认为这一基本过程在地质时间尺度上发生得非常缓慢，需要数百万年。

但这是正确的吗？或者进化可以发生得更快吗？进化能有多快？

首先，我们来定义进化，进化是一个物种的基因或外貌随着时间逐渐变化的过程。驱动力是自然选择，其中具有更有益特征的个体得以生存和繁殖，并将这些特征传递给下一代。经过许多代，这被称为适应性进化。

法国国家科学研究中心和拉罗谢尔大学的进化生物学家蒂莫西·博内特 (Timothée Bonnet) 表示，自然选择和适应性进化相结合，使“物种能够追踪环境的变化”。

以加拉帕戈斯群岛达尔文雀为例，不同物种在几十年内进化出不同的喙形状和大小，专门以不同类型的坚果和昆虫为食。这一发现在普利策奖获奖著作《雀科的喙：我们时代的进化故事”（Knopf，1994）出版后引起了轰动。

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然后，还有第三个组成部分：物种形成。随着时间的推移，一个物种会分化成两个不同的物种。邦尼特说，这种情况发生的速度比适应性进化要慢得多。

到了 20 世纪初期到中期，科学家们意识到，进化的发生速度比达尔文想象的要快得多，他们利用自然选择理论，在短短七年内农作物变得更美味 并驯养狗几代。 “我们让进化发生了，”邦尼特告诉《生活科学》。 “我们可以看到，几代人的规模所发生的变化是相当戏剧性的。”

这种人工选择加速了进化，但是这个过程自然进行的速度有多快呢？

为了找到答案，Bonnet 和一个国际研究小组分析了19 种鸟类和哺乳动物的数十年遗传数据。他们发现适应性进化的速度比之前的估计快两到四倍。更具体地说，在完全稳定的条件下，每一代的存活率和繁殖率平均提高 18.5%。

这意味着，如果生存和繁殖减少三分之一，适应性进化将帮助种群在三到七代内恢复。大角羊 (Ovis canadensis) 进化出的角比以前短 0.7 英寸（2 厘米）超过 20 年，即三代，因为猎人的目标是那些角较大的羊。雪田鼠 (Chionomys nivalis) 在 10 年或八代的时间里缩小高达 0.1 盎司（3 克），可能是因为降雪量的变化。

但在自然界中，条件从来都不稳定。

“我们的人口正在适应，但我们不知道他们正在适应什么，”邦尼特说。他解释说，环境变化、竞争、疾病和人类都可以促进快速进化。 “进化是为了稳定或至少缓冲一点环境中正在发生的变化，”他补充道。

博内特说，气候变化是适应性进化的另一个主要驱动力，但科学家们不太确定种群是否会跟上。随着气温、天气模式和海平面上升的变化，一些物种的反应是迁移到凉爽的地方或适应盐分更高的条件。他说，尽管如此，环境恶化的速度可能比进化的速度还要快。

“进化总是在发生，”乔治亚理工学院的进化生物学家詹姆斯·斯特劳德 (James Stroud) 告诉《生活科学》。

如果自然选择很强，那么“为什么事物不总是快速进化呢？”斯特劳德想知道，这促使他发表了有关该主题的研究。他和同事发现，热带蜥蜴的自然选择在短时间尺度（几代或几年）内非常动态，但在较长时间尺度（数百万年）内被抵消——几乎没有导致任何变化。

变化率

科学家如何测量进化速度？密歇根大学的古生物学家Philip Gingerich开发了一种方法，使用一种称为达尔文的测量单位。他发现，进化在长时间尺度上进展缓慢，而在较短时间尺度上进展迅速。

布里斯托大学的脊椎动物古生物学家迈克尔·本顿 (Michael Benton) 告诉《生活科学》杂志：“由于环境的不断变化，进化速度可能快得惊人。”但“时间尺度越短，速度就越快，而且这是在你校正时间之后，”他补充道。

斯特劳德和他在迈阿密大学的同事现在正在使用非本地绿鬣蜥作为快速进化的案例研究。众所周知，这种适应温暖的蜥蜴在迈阿密罕见的寒潮期间会被冻住并从树上掉下来。

斯特劳德说：“我们看到的是，有些会死亡，但有些会幸存下来，而那些幸存下来的实际上可以忍受比我们之前测量的温度更低的温度。” “所以这表明进化可能正在发生。”

化石记录也提供了一些线索。在三叠纪时期（距今2.519亿至2.013亿年前），在二叠纪灭绝之后，被称为鱼龙的大型海洋爬行动物在不到300万年的时间里进化成了巨大的体型。数年——比鲸鱼更快——因为它们成为海洋的顶级掠食者。

本顿说，适应新条件、填补新的生态位、躲避捕食者以及与其他动物竞争等因素通常会提高动物的进化速度。

本顿说：“也许答案是，如果有必要的话，一切都能够进行极其疯狂的快速进化。”