達爾文的策略
   作者:史帝夫.瓊斯
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      本文為《命運之舞》第十章,史帝夫.瓊斯(Steve Jones)著,劉泗翰譯,先覺出版公司出版, ISBN:957-607-348-0

       美國賞鳥家都知道,美國北方的麻雀,也就是在英國各地花園裡跳著走路的那種小鳥,體型比南方的麻雀大,但是腿卻比較短。歐洲北部和南部的麻雀也是一樣。相信宇宙創造說的人(在美國就有一億多人)認為,這是上帝神聖的安排,讓每個物種都能適應自然環境資源的分配,不論他們(它們)生長在什麼地方,這些細微的變化都在上帝的計畫裡。

       如果真有這樣的計畫,那麼人類應該也包括在內。北方寒帶的人類,四肢都比熱帶的人短, 但是體格比較結實。因此,自從非洲東部的長腿族加入長跑行列後,就不斷刷新奧運記錄。對達爾文之前的哲學家來說,非洲人之所以能夠適應熱帶氣候,一如愛斯基摩人適應寒帶氣候一樣, 都是上帝巧思安排的最佳例證。造物者會注意到,讓每個人都能適應他們的生存環境,正足以顯示祂是多麼巧妙的設計家。就像十九世紀的一位牧師培利(William Paley,一七四八∼一八○五,英國神學家,曾任聖公會牧師,主張功利主義哲學。反對奴隸販賣)所說的,如果你發現一支設計精美的手錶,就應該相信有製錶人的存在。同理可證,人類的完美設計證明了上帝是存在的。這樣的觀點似乎非常強而有力,因此持續好長一段時間,而且長得有點荒謬。法國作家伏爾泰在小說《憨第德》(Candide)一書中,就以嘲諷的手法,創造了一個潘若斯博士(Dr. Pangloss), 認為一切事情都是完美無瑕,就連鼻子也是用來戴眼鏡的完美設計。身為達爾文忠實信徒的佛洛 伊德,對這樣的觀點提出嚴苛批判,他說如果用同樣的道理,來解釋大自然的一切,那麼我們豈不是也可以說,造物者製作貓的皮膚時,還設想周到的挖了兩個洞,讓他們露出眼睛嗎?

       不過,至少我們已徑知道,這個主張麻雀是經過完美設計的理論,其實大有問題。事賓上,英國麻雀並不是在開天闢地時,就在美洲大陸了,它們是在一百多年前,大約一八五○年代,被人從英國帶進美洲大陸,在紐約布魯克林區放生。經過一個世紀,繁衍一百代之後,這些麻雀才遍及全美各地。它們為什麼會跟故鄉祖先的分布情況這麼一致呢?

       答案就是天擇,不同的遺傳基因。只有適者才能生存繁衍。科學家在堪薩斯州鎖定一群麻雀進行研究,結果發現體型大、雙腿短的麻雀,比較能適應天寒地凍的氣候。因此,這些麻雀熬過冬天,存活到來年春天,繼續交配繁殖,把基因遺傳給下一代的機會,也比其他麻雀大。一個世紀前,那群從英國被帶到美洲大陸來的麻雀,帶有各式各樣的基因。有的體型大、有的體型小,有的雙腿粗壯短小、有的卻優美修長。這些麻雀分散到全美各地,結果矮胖的麻雀在北方適應得比較好,在炎熱的南方,情況則正好相反。如此經過幾代的繁殖之後,美國麻雀和歐洲麻雀,有相同的地理分布模式,這就是天擇的結果。

       天擇說是達爾文劃時代的觀念,天擇這個機制可以引導物種的進化演變,不需要造物者監督每一個步驟。《物種起源》這本書,一開始就以很長的篇幅討論農業,例如飼主偏好某種類型的野生動物,而選擇性地豢養最適合繁殖下一代的動物,使動物從野生品種中繁衍出新品種,再演化成家畜。

       達爾文認為,如果農民能夠在短時間內造成這樣的影響,那麼自然界的影響一定更大。「如果人類可以耐心地選擇對他最有用的品種,難道自然界就不能在改變物種生活環境的情況下,選擇對生物最有利的品種嗎?如果這樣的力量,能夠長期監督每個生物的體質、結構和習慣,然後選擇好的,拒絕壞的,又會有什麼樣的限制呢?我想不出有任何事情可以限制這個力量,讓每一種生命型態,都能在複雜的生命關係中,緩慢而優雅地找到適應之道。」達爾文是在看了馬爾薩斯的著作之後,才想到了這個觀念。馬爾薩斯曾經在他自己的書中指出,除非對人口增長加以控制,否則一定會超過有限資源。王爾德(Oscar Wilde,一八五四∼一九○○,英國劇作家及小說家)更是一針見血地說:「越多越生,越生越多。」

       天擇即使不是主導演化的火車司機,至少是帶動演化的火車頭,天擇讓那些在奮鬥求生的過程中,比較占優勢的類型保留下來。不管是基因或是語言,任何一種體系,都免不了在代代相傳的過程中發生變化,其中也不乏錯誤的突變。像這樣的變化就是演化,只不過這種隨機的演化,並不能保證一定是從簡單到複雜的進化,也未必是達爾文有興趣,或是導致人類從原始人變成現代人的進化。天擇利用每一代遺傳都會發生錯誤的事實來運作,有些後代因為比較能夠適應他們所處的生活環境,就比較容易複製自己的基因,而繁殖下去。達爾文提出來的機制是從所有突變中挑選出最好的,讓演化有方向可循,也讓生命系統免於無可避免的絕種命運。這種機制無論對人或其他生物都適用。

       選擇,其實是一個簡單而有用的概念。跟達爾文同時代的赫胥黎在第一次聽到這個概念時,曾說:「我真笨,怎麼都沒有想到!」即使現代的工程師,在設計新事物的時候,也是用這樣的概念。例如,當他們在設計渦輪葉片或噴水噴頭的時候,絕對不會一開始就花太多時間,找出最完美的設計;一定是先大膽假設什麼樣的設計能夠奏效,按著生產出樣本或模型做試驗,然後再做小部分修正,做出不同版本,再一一測試,從中選擇最好的一個,再做一些改變。然後一再重複這個程序,直到找出最有效率的渦輪葉片或噴嘴為止。通常成品都是意想不到的精巧複雜,就連最傑出專業的設計師在一開始的時候,也設想不到。

       使用相同方法的電腦程式設計師,把他們自己的作品稱為「人造生命」(artificial life)。他們設計的玩具程式,都沒有具備必需的精確細節,只是先設計一個可能行得通的程式,然後讓程式自行複製,再從其中選擇最成功的複製品;如此不斷重複,就進步神速。只要歷經短短的幾代複製過程,就可以做出一群像白頭翁的電腦鳥,或是一群會沿著相同路徑前進的數學螞蟻,以及像自然界中一樣美麗而不可預期的電腦程式花朵。現在,甚至有一門電腦藝術學派,以藝術家對美的認知做為選擇的標準。這樣的每一代複製品中,都會出現全新的形狀。從每一代複製品當中,選擇出最賞心悅目的圖案,再經過一次又一次的複製循環,最後會出現一些怪異詭譎的圖形。現在,就連文學也能夠運用這種人工天擇的先進科技。如果我們分析一些比較簡單的作品,如中古世紀的鄉野傳說或是兒童文學,可以發現這些作品都有一些固定主題,把這些主題輸入電腦,然後再做局部修正,選擇最好的敘事方法,一篇全新的中古傳奇或兒童故事就誕生了,而且在藝術上的表現,也還算差強人意。

       人類當然也無法倖免於達爾文所說的天擇機制。在人類歷史中,有許多人活不到足以將基因傳遞下去的年紀,就已經死了。即使是倖存者,有些人生的孩子多,有些人就比較少。只要這些倖存者身上的差異或繁殖,有任何一部分受到基因影響,達爾文天擇機制就能發揮作用。每一代的組成結構,一定跟上一代不同,如此一來,一定會有選擇,長期下來,也就一定會出現進化。

       演化機器的力量主要來自於,在特定時間做最好選擇的能力,即使它現在選的只比以前的好一點點而已。卡洛爾(Lewis Carroll,一八三三∼一八九八,英國數學家及童話作家)說明了這個選擇的機制是如何運作的。假設我們要把一個由三個字母組成的單字,如「pig」,變成另一個字, 如「sty」,而我們在這個過程中,可以把任何一個字母變成其他字母。如果我們只是以隨機的方式來改變,然後期望最好的結果會出現,那麼每一次出現的,可能都是毫無意義的單字,並且要經過好幾千個步驟,才能把「pig」變成「sty」。不過,天擇有一定的規則,就是在變化過程中,所有的單字都必須有意義。如此一來,天擇只選擇有意義的單字做變化,只要六個步驟就可以完成, 也就是「pig」、「wig」、「wag」、「way」、「say」、「sty」。

       選擇幾乎是無所不在。在這個有生命的世界中,到處都是選擇,因為這個世界是經由選擇才形成的。有時候,選擇是很微妙而難以察覺的。就連在遺傳差異中,選擇伴侶或繁殖後代的能力,也可能會有遺傳差別。

       一八五九年,《物種起源》出版,演化論正式問世,在當時可說是驚世駭俗,因為這個理論似乎完全泯滅了人與神之間的直接關聯。在維多利亞時代,渥塞斯特(Worcester)主教的太太曾經向別人提到達爾文的理論,她說:「我的天啊,我希望這不是真的。但是如果這是真的,讓我們一起來祈禱,希望它永遠不為人知!」不過,教會逐漸從驚嚇中恢復之後,一些宗教哲學家提出新觀點,認為演化論也是神的旨意。他們認為,即使人類不是完美無缺,還是可以漸臻完美,而天擇正是神所選用的方法。然而,天擇的結果往往不是修正不完美,使萬物漸趨完美;反而經常出現無能,乃至於殘酷的結果。因此,就算是像潘若斯博士那樣凡事樂觀的人,恐怕地無法從中找到太多的慰藉。

       有時候,選擇確實會有出人意表的結果,但是這都不是人力可以控制的。天擇是無法事先規畫的,在選擇之前看不到未來,對未來也沒有多加思考。天擇只做眼前該做的事而已,對未來就不多做什麼,而且方法短視,甚至還有一點輕率馬虎。套句道金斯(Richard Dawkins)的話說,就是瞎了眼的製錶匠,利用簡單卻沒有效率的方法做事,竟然也有令人讚嘆的結果出現。

       我們將整個生物界都視為天擇的證據,是有點危險的。過去,培利曾經將複雜的生命全部歸功於上帝的精巧手藝。新培利主義(neo-Paleyism)則認為,所有動物的結構都如此的精美完善,必定是反映了某種選擇的結果,其實兩者都有所偏頗。這種理論或許是循環論證,但是卻很難提出反證予以駁斥,因此在生物學家之間,造成許多分歧的意見。這些理論對提出主張的人來說,或許個個都令人目眩神馳;但是對局外人來說,卻是枯燥無趣。有些人認為,達爾文的機制左右了整個進化程序,從DNA的鹼基排序,到鼻子形狀等等,幾乎無所不包。然而,其他的人卻認為,天擇只是指引某些基因的偶發事件,其他大部分的改變,都還是隨機進行的。這個論戰到現在還沒有解決。

       天擇演化論的另一個令人著迷之處,同時也是重要的弱點,那就是只要再加上一點點想像力,就可以解釋所有的一切。演化論的生物學家喜歡長篇大論地講述,天擇是如何塑造出最不像真的特性,有時候還讓他們矇對了。至於人類學家也有相當豐富的想像力,經常提出一些令人吃驚的猜測假設,說明人類的特質是如何形成的。這其中有很多純粹只是假想,但是因為他們提出來的事情都發生在遠古時期,因此幾乎不可能予以反駁。

       當然,可能另外還有一個廣闊區域,有許多不同的倖存者及其後代繼續繁衍下去,只不過不為人所知而已。畢竟,在幾千個卵子中間,只有一個才能真正的繁衍後代;而精子更是只有幾百萬分之一的機率。那麼其他的卵子和精子呢?他們是隨機地死去,還是會因為遺傳的理由而失敗呢?沒有人知道。不過,如果只有最好的才可以存活下來,那麼達爾文天擇機制的力量,可能是超乎想像的廣泛與深遠。

       然而,不管天擇機制是多麼重要,畢竟只是一個選擇的機制,而不是永遠只向好的方向發展的力量。例如癌症病患有時會服藥,來攻擊分裂的細胞,不過這樣的治療經常無效,因為天擇的機制還在運作,使得有些細胞會產生突變,改變某個特定基因的性質,破壞藥物的療效。這些細胞複製的速度比其他細胞快,因此很快就全面占據原有細胞的地盤,有時候病患會因此不治。像這樣的例子,就很難說是由一位慈悲的設計者規畫出來的。

       雖然我們通常不知道,某項特質為什麼會演化,但是人類和其他生物,還是可以充分展現天擇的力量和弱點。十五萬年來,人類快速地改變自己,適應了環境,並且占據了這個世界,至今人類已繁殖了六千個世代。不過,這個繁殖世代的數字,如果套在老鼠身上,可能只傳到雅典衛城剛蓋好的那個年代,如果套在果蠅身上,則相當於征服者威廉的年代(一○一七∼一○八七)。(審訂註:老鼠的一代約幾年的光景,果蠅則可快至兩個星期。)。而我們都知道現在的老鼠和果蠅,從演化之初至今,幾乎沒有什麼改變。由此可見,人類演化的速度有多快了!

       人類的歷史可以區分為三個時期,每個時期都塑造了天擇的行動,當然也受到天擇行動的影響。這三個時期分別是,時間很常的災難期(the Age of Disaster),按著是較短的疾病期(the Age of Disease),而最後的時期,也就是最近的時期,則是哀老期(the Age of Decay)。在人類歷史上,非常多的生命都是因為災難而死亡,像是寒冷的氣候、饑荒或暴力。因此,許許多多個人的悲劇成為進化的中介。在這段時間內,人類不斷演化,適應了離開非洲故鄉後,所遭逢的氣候和糧食變化。第二個階段,也就是疾病期,大概是從幾千年前才開始的。雖然現在大部分的西方國家,都已經度過這個時期,但是世界上的許多其他地方,仍然處於這個階段。由於疾病也是天擇的一個潛在中介,因此本身足以獨立成一個階段。我們現在所處的是衰老期,也就是大部分人都是因為年老而死亡的階段。由於現在大部分的人,在死前就已經將基因傳遞給下一代,因此我們很難得知,在演化過程中天擇做了些什麼。

       人類的祖先、親戚和人類本身都是熱帶動物。儘管科沃爾(Noel Coward,一八九九∼一九七三,英國劇作家、作曲家和演員,擅長寫風俗喜劇)有不同的意見;但是人類的確是少數能夠適應非洲炎熱氣候的大型哺乳類動物。如果能夠選擇居住地,大部分的人都會選擇溫暖的地方, 即使一年只能在棕櫚灘住上幾個星期。人類為了適應環境戶進行的演化,大多是為了適應炎熱的天氣,而不是寒冷氣候。此外,人類是體毛最少,卻最會流汗的靈長類動物。在烈日下、地表或是地上幾英寸的溫度,比地底下不過幾英尺的地方,要高出二十度左右,這是因為地面會吸收太陽放射出來的熱能,並且反射回去。人類的直立姿勢,也是人與人猿之間最重要的差別,就是為了因應地表高溫而演化成的,因為要降低烈日下高溫帶來的壓力,最好的方法就是站起來,遠離那層接近地表的熱空氣。或許,我們遠古的祖先從森林移居到大草原時,就是為了避暑才站起來的。如此一來,他們也為後代的子孫,開啟了新視野,無論是實際的眼界高度,或是抽象的層次。

       人類現在居住在各式各樣的環境中,從熱帶雨林到苔原凍土,從海平面到一萬五千英尺以上的高海拔。人類的文化發展,像學會生火、穿衣或搭蓋房舍等等,固然都有助於人類克服環境的障礙,但是基因對於氣候的反應,也功不可沒。

       十幾萬年前,人類離開非洲大陸,直到距今一千年前,才輾轉來到紐西蘭,這是人類散布最遠的角落。其間大部分的時候,氣候都比現在惡劣。遠古的氣候,可以從水的化學成分改變,一窺究竟。在北極圈內,水分以雪的形態降下,然後以冰的形態保存。科學家在格陵蘭島的冰層,挖一個深達一萬英尺的洞,直達冰層下的石塊,取出了二十萬年前,第一次降雪時保存下來的水分。

       從冰帽(icecap)的記錄看來,在智人演化過程中,經歷許多冰河時期,最後一次高峰期是在一萬八千年前,世界上所有大型哺乳動物都遭逢其害,人類也不例外。大型樹獺和原行馬從美洲消失,毛茸茸的長毛象在亞洲絕跡,馬達加斯加島上的大狐猴從此不見蹤影。在歐洲北部,絕大部分原本人口聚集的區域,都成了荒原。氣候因為水分結冰而逐漸乾燥,非洲部分地區變成沙漠,人煙也跟著絕跡。海水結冰之後,海平面隨之下降,白令海峽和巴士海峽都一一乾涸,世界上很多地方陸續浮現出大量的沿海低地。空氣中充滿來自冰凍沙漠的塵埃,而這些塵埃現在都還保存在格陵蘭島的冰層中。即使大部分的時間,到處都是一片天寒地凍,我們的祖先還是看得到美麗的夕陽。

       當時,在俄羅斯大平原長達一百五十英里的冰帽上,有人煙屯墾過的痕跡。遠古的法國人,曾經在拉斯考克斯洞穴中繪製壁畫,但是他們不能悠哉地坐在路邊咖啡座上,沐浴著溫暖陽光,因為北極冰層距離他們只有三百英里,必須躲起來取暖才能存活。或許,正是因為這種遮蔽的需求,才衍生出這種藝術表現。無論是壁畫或是工具,都是在人類面臨到耐寒極限邊緣時,才爆發出來的,而不是在熱帶氣候中發展出來的。人類克服新氣候的嚴苛挑戰,度過了最後一次冰河時期的巔蜂,成為世界上分布最廣的哺乳類動物,此後一直維持這個狀態。

       不過,在人類擴散的過程中,並不是一直都這麼悲慘。在一段幾千年的短暫時期裡,平均氣溫在短短幾十年內,上升了攝氏七度左右。這已經是十分劇烈的改變了,就如同在某個人有限生命中,蘇格蘭的氣候突然變得和西班牙南部一樣。或許,這突如其來的溫暖氣候,促使人類繼續上路,向外擴張殖民。

       人類和麻雀一樣,在各種不同的存活者或後代子孫中,只有那些可以適應氣候的品種,才能夠存留下來。像我們已經絕種的表兄弟尼安德塔人,早在現代人還沒有到歐洲之前,就已經住在天寒地凍的歐洲,因此他們都是五短身材,因為這種矮胖的體型才能適應寒冷天氣。如果坐地鐵的時候,有克羅馬農人坐在隔壁,大部分的人會換座位;但是如果坐在旁邊的是尼安德塔人,大概會乾脆到另一節車廂。

       現代人的體型,因所處的地理環境不同而有差異,這種差異反映了根據氣候所出現的天擇。例如愛斯基摩人的體重,大概比全世界人類的平均體重多了三分之一。東非洲的人則比其他地區的人苗條,即使是相同身高,體重大概只有一般人的四分之三。這些差異多半是因為身體比例的改變,熱帶人種的身材多半是瘦高,長手長腳,而北方人則體型比較重。而且不知道是什麼原因,這種體型的趨勢在男性身上,比在女性身上明顯。麻雀體型的改變,也呈現同樣的趨勢,或許這是因為在寒冷氣候中,體型較大的雄鳥,在爭奪食物時比較占優勢。雖然,我們對於體型和身材大小這種特質的遺傳,知道得很少(知道其中一定有環境的影響),但是在這些差異中,至少有一部分是基因造成的。

       北方人矮胖的身材,有助於保存體內的體溫。生長在熱帶氣候中的人,修長的身材很容易失溫,因為熱度會輕易地從他們的長手長腳中流失。其他的動物,從鳥類到狐狸,也都是一樣。這種體型變化的趨勢稱為「伯格曼法則」(Bergman's Rule,指溫血動物所處的環境溫度越低,其平均個體越大的法則。這是以十九世紀德國生物學家柏格曼(Carl Bergmann)的名字命名)。身體多餘的熱氣,多半由皮膚散發。瘦長型個體的皮膚表面積比較大,因此瘦長型個體比矮胖型個體容易散熱。

       其實,控制熱能流失的機制中,還有一些微妙差異。有些人種,比較會控制經由皮膚血管流失的熱能。如果歐洲人或非洲人把手指頭放到冰水中,溫度都會降到足以傷害肌肉的低點。但是,在相同的情況下,愛斯摩基人的手指頭,還是能夠保持相當溫暖的溫度。我們不知道,像這樣的機制有多少是與遺傳有關。不過,同樣是在北大西洋捕魚的漁夫,歐洲血統的漁夫保持體溫的能力,比愛斯基摩人差。至於在澳洲,由於日夜溫差大,白天酷熱、夜晚寒冷,因此當地原住民能夠在寒冷的夜晚,關閉流往表面皮膚的血管,所以他們體表的溫度,比在同樣情況下的歐洲人低,能夠藉此將熱能保留在體內。此外,澳洲原住民比較能夠忍受寒冷,不會打顫。這表示他們可以睡在空曠地區,不會發生太多問題。他們連身體使用能量的速率,都比熱帶的人低。

       除此之外,還有其他模式也會受到氣候影響。例如,非洲人像羊毛一般的捲髮,有人認為有助於汗水蒸發,保持頭部涼爽。另外,中東人的鼻子比較長,有助於讓沙漠的空氣在進入肺部之前,有充分的時間獲得濕潤。至於中國人的細眼,是為了保護眼睛,免於受到亞洲平原的冷風吹拂。不過,這些都只是臆測而已。

       在全球物種為了適應氣候而演化的趨勢中,有一個反常的現象就是膚色。在舊大陸,大部分熱帶人種的膚色,比寒帶的人種還要深。凡是在大太陽下坐過公園鐵板凳的人都知道,黑色物體比白色物體更容易吸熱。因此,黑色皮膚非但無法避免太陽熱能,反而吸收更多熱。

       有關人類移居到濕冷的北方之後,為什麼會演化成較淡色皮膚,生物學家有許多不同理論,但是沒有任何一個理論可以令人完全滿意。陽光中的紫外線會導致皮膚癌,也是可能的原因之一。惡性黑色素肉瘤(malignant melanoma)是一種死亡率相當高的癌症,這種疾病在澳大利亞這樣的國家特別常見,因為這裡的人膚色比較淡,卻又經常做日光浴,吸收了高劑量的紫外線。這種躺在太陽下曝曬的新習慣,導致皮膚癌的病例急遽增加。最近,大家都知道曬太陽的危險性,但是在此之前,白種人罹患皮膚癌的病例,每十年就增加一倍,尤其是膚色較淡的人更危險,其中又以紅髮白皮膚的人最危險。黑種人鮮少罹患皮膚癌,唯一例外是在奈及利亞的部分地區,由於這些地方的白子甚多(有些地方稱他們為「DO」,即地方官(District Officers),來暗諷他們父母的血統,不過這種指涉並不精確),幾乎當地所有的人在一生中,或多或少都會罹患某種皮膚癌。

       即使如此,癌症未必能完全解釋膚色演化的全球趨勢。首先,就算在白種人之間,皮膚癌也很罕見,大約每年有萬分之一的機率。更重要的是,皮膚癌患者主要都是老年人,也就是說那些死於皮膚癌的人,很可能在死前,已經把基因傳遞下去了,其中當然也包括控制膚色的基因。

       膚色的全球趨勢,也可能是對氣候的間接反應。兒童如果缺乏維生素D,就會駝背,而且骨骼較鬆軟,容易變形。從古代墳墓內的骨骸可以看出,這個問題已有數千年歷史。即使是離現代不遠的維多利亞時代,在英國貧民區內,駝背佝僂還是非常普遍。牛乳中含有豐富的維生素D,現在大部分的歐洲兒童,因為營養均衡,駝背的情況比較少見。此外,接受陽光中紫外線的照射,也會在體內產生維生素D,而白皮膚的人以這種方式產生維生素D的效率,比黑皮膚的人高。在UV燈下,白種人只要照射半個小時,就能產生足夠的維生素D,而黑種人卻需要三個小時。只要在太陽下照射幾個小時,淡色皮膚的嬰兒就能產生足夠的維生素D,避免駝背,因此非洲嬰兒的膚色通常都比成人的膚色淺,並不是偶然的意外。同樣的,歐洲移民兒童和美國黑人兒童的駝背情況,比白人兒童嚴重,也是因為相同的原因。當人類展開長途跋涉,從陽光普照的熱帶,移居到淒風苦雨的歐洲北部,天擇的機制就會自動偏好,選擇會產生淺色皮膚的基因,以便吸收更多維生素D。

       我們並不清楚,為什麼黑皮膚在熱帶地區比較普遍。雖然過量的維生素D對人體有害,但是就算膚色再淡的人,也不可能在陽光下,曬出足以構成傷害的維生素D,所以黑色素基因應該不是因為這個理由演化出來的。或許是黑色皮膚,有助於防止陽光在血液流經皮膚最表層,破壞血液中的其他維生素。現在已經有證據,可以證明這個推測。有些皮膚病患者,有時候會接受密集的紫外線治療,這時候膚色較淡的病人體內,某些和懷孕或正常成長息息相關的維生素含量,就會急遽降低。熱帶的黑人,就能夠克服這種維生素遭到破壞的情況。這樣的能力,在食物中缺乏維生素補充的地區,尤其重要。黑皮膚在熱帶地區比較普遍的另一個可能原因,是黑色素可以避免陽光在血液流經皮膚時,破壞血液中的抗體。或者是,黑色皮膚可以讓衣著較少的熱帶人,在清晨太陽剛剛升起的時候,迅速吸收熱能,回升體溫。即使熱帶黑人在天熱的時候,需要遮蔭,黑皮膚在陰暗處正好可以做為偽裝。當然,我們可以隨便假設一些故事,說明天擇為什麼會偏好某些基因,但是在科學實驗證明屬實之前,只能姑且聽之,不能當真。

       在蝸牛和果蠅這樣的生物身上,熱能會產生很多遺傳效應,例如在酵素結構中產生遺傳差異,增加突變的機率,甚至可能讓「自私的DNA」,開始在基因組內跳躍到新位置。當然,人類可以妥善調節體內的溫度,不至於因為氣候的變化,造成太多直接影響。但是在血型,乃至於某些酵素的變化形態中,還是呈現出一種南北差異的趨勢。不過,這是不是因為氣候產生的選擇,就不得而知了。

       人類和其他生物一樣,在生活環境中對於熱的需求,像走鋼索一樣,不能有太大的出入。我們的體溫即使只升高區區幾度,就可能會要人命。分子生物學家,也已經明白指出這種熱危機的迫切性。生物體內有一組基因會產生「熱衝擊性蛋白質」(heat shock protein),蝸牛和果蠅如果碰到環境溫度過高,會自動啟動這些基因。有時候,幾乎整個細胞都投入這個工作。人體內也有這些基因,在發燒的時候,細胞會開始製造熱衝擊蛋白質。堆積在脆弱的酵素旁邊,以免受到高溫破壞。就算人的體溫只升高幾度,人體還是會啟動這個保護機制。也許,在熱帶人和溫帶人體內,這種熱衝擊系統的敏感度也不相同。不過,這也沒有人知道就是了。

       熱衝擊蛋白質是一種緊急措施。過去,低等動物被人鄙視地稱為「冷血動物」,就是因為它們體內,缺乏像哺乳類動物(包括人類在內)一樣,可以維持體溫的機制。不過,這些生物還是以各種行動,來維持溫度穩定。例如,有一種分布範圍極廣的蜥蜴(lizard),從加州沙漠到安地斯山(the Andes)上的冰帽,都有它們的蹤跡。它們藉著曬太陽,在不同的氣候區,維持相當穩定一致的體溫。我曾經發明過一種顏料,在曝曬過一定程度的陽光之後,會逐漸褪色。將這種顏料塗在蝸牛殼上,就可以顯示出,蝸牛在一個月的時間內,在陽光下曬了多久。結果顯示,熱帶蝸牛和寒帶蝸牛,曝曬太陽的時間長短不同。此外,顏色深淺不同的蝸牛,因為吸收太陽能的程度不同,所以需要陽光的時間長短也不一樣。也許,膚色深淺不一的人類,也可以用同樣的方法來研究。

       如此辛苦地觀察動物在陽光下的行為模式,主要是為了證明,動物行為在控制體溫的過程中,扮演多麼重要的角色。像沙漠中的蜥蜴絕對不能離開陰影超過一、兩碼遠,否則它們會因為趕不及回去,而中暑死亡。不過它們每隔幾分鐘,又得回到陽光中覓食。有些蜘蛛把大半的力氣,花在陽光和陰影間的往返過程。如果在蜘蛛的棲息地,日照和陰影絕對平衡,蜘蛛可以產下比較多的卵,比食物充裕但是日照不足的蜘蛛更多。其實,人類的行為模式也是一樣,同不過我們經常忘了估算自己。現在大致估算一下,一般英國人為了保持適當溫度所花的費用(或許還可以評估花費更兇的芝加哥居民),其中包括房子、衣服、中央空調、暖氣、食物,當然還有到馬貝拉(Marbella)或佛羅里達度假避寒,我們會發現相形之下,蜘蛛為了讓自己過得舒服點所花的力氣,還算是少的!人類雖然是溫血動物,但是演化的結果,讓我們在遷移出祖先已經適應的熱帶氣候之際,為了生存,不得不做出一些冷酷無情的抉擇。

       人類和大多數哺乳類動物一樣,比較適合在低地生存,無法在海拔一萬五千英尺的高山上停留太久,因為這個高度的空氣含氧量,只有平地的一半而已。不過在安地斯山區,仍然有人在這樣的高度過生活。安地斯印地安兒童,比從平地移居到山區的人,更能適應在高山上生活。即使在平地長大的山地人,上山之後,還是比平地人,更容易從稀薄空氣中吸收氧氣,或許他們已經演化成適應氧氣稀薄的環境了。

       飲食也是造成演化改變的媒介。以全世界人口來說,只有極少數的成年人,包括西歐的大多數人,能夠消化牛乳。其實這並不足為奇,因為大部分的生物,包括農業文明出現之前的人類,在斷奶之後,都沒有機會喝到任何乳汁。消化牛乳必須靠一種分解乳糖的酵素,如果這種酵素,到了人類成年期還有作用,牛乳才會是有用的食物;如果沒有作用的話,牛乳大部分的價值會流失,而且喝牛乳的人,也會消化不良或放屁。在非洲和遠東地區,大部分的人體內,沒有這種消化牛乳的基因,只有西歐和少數非洲民族,如住在北非畜牧牛群的富拉尼人(Fulani),他們的體內才有這種酵素。換言之,過去把奶粉送到非洲和遠東地區,當做援助成人糧食的作法,只是徒然浪費而已。究竟是先有基因,還是先有牛乳?這個問題就像是先有雞,還是先有蛋一樣無解。或許,這種基因最早出現在沙漠民族身上,因為體內有這種基因就可以飲用駱駝奶,藉以吸收水分。至於在歐洲,有這種基因的人,可以從牛乳中攝取更多鈣質,避免駝背佝僂,因此受到天擇的青睞。當然,這也是想像容易證實難,在進一步實驗之前,都只是推測而已。

       至於人類體內最容易理解的選擇,包括分子的變異,和其他比較明顯的特質,都是出自於對抗疾病的遺傳差異。疾病似乎是生命中無可避免的一部分,即使是從生命起源之初就生存下來的生物,也有傳染病流行的跡象。有些細胞的構成成分,如粒線體,很可能就是疾病有機體的殘留物。較高等的有機體,學會如何與它們共生。就連以類比天擇為基礎的電腦生命遊戲,也出現疾病,就是電腦病毒。疾病有自己的歷史和地理分布,人在不同時間或不同地方,會面臨不同疾病。傳染病是最冷酷難纏的敵人,因為它的傳遞媒介是活的生物體,而這些傳染病媒介,必須隨著傳染病患者的身體防衛系統,進行演化,否則就會被消滅。人類和疾病之間,正上演著一場演化的武器競賽,我們必須仔細觀察這場競賽,才能了解天擇究竟能做到什麼,還有不能做到什麼,以及天擇會不會使人類付出更高的代價。這些都將在下一章詳述。