像,很像,還要更像——擬態要有效,非要變得一模一樣嗎?
辨認警戒訊號的能力並非與生俱來,而是經由後天學習。當在同個棲地環境中具有許多不同圖案的袖蝶屬蝴蝶時,掠食者可能只會記得某幾種有毒而誤食到其他有毒的袖蝶。然而,究竟要長得多像,才足以騙過掠食者?兩個不同的物種有可能長得一模一樣嗎?
撰文 | 韓喬融
不知道你是否看過2006年的電影《阿波卡獵逃》?電影裡,主角在逃命的過程中,用樹枝沾取箭毒蛙(poison dart frog)身上劇毒的黏液,然後將沾有劇毒的樹枝用吹箭的方式射殺追殺自己的人。
箭毒蛙泛指箭毒蛙科(Dendrobatidae)的青蛙,牠們具有鮮豔的外表,當人們看到具有鮮豔外表的生物時,除了覺得漂亮以外,另一個可能的反應是:「這東西很危險,或有毒。」因為人們能辨認這些有毒生物的警戒色,進而遠離。科學家發現,在不同種的箭毒蛙之中有型態模仿的情況。著名的例子是在分布在中南美洲的網紋箭毒蛙(Ranitomeya imitator)在不同地區和其他種箭毒蛙共生時,會模仿成其他箭毒蛙的型態。
然而,既然這些箭毒蛙已經具有鮮豔的外表和警戒色,為什麼需要互相模仿?
●辨認警戒訊號的能力並非與生俱來
如果上述具有鮮豔外表的箭毒蛙沒有彼此模仿外表,站在掠食者(predator)的立場,會發生什麼事?首先,重新思考一下為什麼我們會覺得具有鮮豔外表的生物很危險或有毒?從小,大人似乎就是這麼教我們的,書上也是這麼寫的,或是我們玩過鮮豔的生物然後受傷後才學會的。那麼掠食者呢?牠們也是藉由經驗,了解到具有A圖案的青蛙很難吃,或是看到有同伴吃了那種A青蛙而死,所以之後即使看到A圖案的青蛙也不會去取食;但是具有B圖案的青蛙呢?不確定,要試過才知道。
辨認警戒訊號的能力並非與生俱來,而是經過後天學習,所以當在同個棲地環境中具有許多不同圖案的箭毒蛙時,掠食者可能只會記得某幾種有毒而誤食到其他有毒的箭毒蛙,對於掠食者本身就會有傷害;但是,對於被吃掉的箭毒蛙而言又何嘗不是?即使牠可以讓掠食者死亡或受傷,然而牠自己可能也會因此受傷,甚至是沒命。倘若在同棲地的箭毒蛙們可以長得很像,那麼上述的問題就能夠有所改善,降低掠食者誤食的可能性。
科學家將這種「不同種有毒生物的型態互相模仿」的現象稱之為「穆氏擬態(Müllerian mimicry)」,其中包含:被擬態的模式物種(model)和擬態者(mimic,如上述提到的網紋箭毒蛙)。擬態的核心理念以及目標就是:擬態者希望可以長得像模式物種,例如:模仿顏色、條紋大小和數量、斑點大小和數量等,透過這些形態特徵的模仿,能夠讓這兩種生物看起來更像。那麼,既然擬態會讓兩種生物看起來很像,那有沒有可能,透過擬態,兩個物種最後演化成一模一樣的外表?
●不同種的蝴蝶能長得一模一樣?
科學家在蛺蝶科(Nymphalidae)袖蝶屬(Heliconius)的蝴蝶上發現不同種的蝴蝶(Heliconius erato和Heliconius melpomene)竟然有趨近於一模一樣的翅膀型態,而這兩種蝴蝶在親緣關係上遙遠,僅僅可說是遠房親戚,並非姊妹群(sister group)。那麼,這兩種親緣關係遙遠的蝴蝶,最後是否能演化出完全一模一樣的外表?
從高中生物課本中我們學到,基因型(genotype)會影響表現型(phenotype),亦即分子遺傳的特徵會影響形態上的特徵。目前已知有一個Wnt A 基因對於袖蝶屬蝴蝶的翅膀型態扮演重要的調控角色,理論上Wnt A在這兩種很相似的蝴蝶中所提供的圖案應該要相近,應該是這兩個物種之所以如此相似的關鍵基因。
然而,透過基因編輯,將Wnt A基因剔除 (knockout)後發現,對於上述兩種很相似的蝴蝶,Wnt A 基因影響的圖案卻有明顯的不同,由此可見,除了Wnt A之外應該還有其他遺傳物質影響著翅膀圖案的特徵,而這些表徵是經由許多複雜的分子調控最終的結果。
為什麼同樣是Wnt A 基因,影響的圖案卻有明顯的不同?
還記得嗎?這兩個物種的親緣關係其實是遙遠的,換句話說,牠們經歷的演化歷程是截然不同的,在演化的過程中,牠們的基因體可能經歷過一些改變(例如:突變),或是遺傳漂變(genetic drift)。而這些基因體發生改變後,就很難再變回和原本的基因體一樣。兩種不同的基因體在表現型上有可能長得相像,但是要達到完全一模一樣,機率極小,因為一些細微的特徵還是會受到一些分子遺傳上的限制。
●擬態的終極目標是什麼?
如果以袖蝶屬的這兩種物種的例子來看,因為遺傳物質限制,所以這兩種親緣關係較遠的物種的外表不可能變得完全一模一樣。
如果擬態的結果就是:「非常像,但長得不一樣」那不妨換個角度思考,牠們要模仿的最重要的特徵是什麼?例如:上述蝴蝶在翅膀的紅色條帶大小變動總是極小。那麼,是不是紅色條帶才是關鍵的警戒訊號?這樣看來,是不是不需要長得一模一樣,只要模仿到可以有效的展現警戒訊號就夠了?
對很多生物而言,不用長得很像就可以達到警戒的效果,也就是所謂的「不完美擬態(imperfect mimicry)」。
什麼情況下促使這些物種必須要互相模仿?這些問題尚未得到解答。然而,如果能夠更深入的瞭解這背後的原因,也許可以知道警戒訊號的演化究竟從何而來,並且了解什麼樣的環境會促使這些擬態的演化發生。
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