我剛才所提的觀念「地理隔絕乃演化之推進器」,在十九世紀主要的支持者首推德國狂熱的自然學家華葛納(Moritz Wagner),而非查爾斯.達爾文或亞弗烈.華萊士。
華葛納生於一八一三年,進入此一領域的途徑與達爾文、華萊士差不多:他把一生的青壯歲月都投入歷險、蒐集樣品和繪製物種分佈模式上。就因為這些模式,讓他腦袋中奇妙不羈的點子源源不絕;如達爾文和華萊士,他也意識到量身打造說是靠不住的。
有一點華葛納和這兩位英國人有所不同,那就是他把大部份精力都集中在大陸的研究,如亞洲、美洲和北非等,與華萊士或達爾文所從事的「島嶼跳躍歷險」方式有所不同。但即使如此,一如華萊士由亞馬遜盆地的猴子所領略的一樣,華葛納也在大陸上發現形形色色的地理隔絕現象。才二十齣頭的華葛納,就遠赴非洲北部的阿爾及利亞探險了三年,足跡包括發源於亞特拉斯山脈(Atlas Mountains)的兩條河流所貫穿之北部濱海地區。對某些物種而言,這兩條河流就好似畫定好的分佈界線。
華葛納的驚人之語
就拿甲蟲為例吧!某些不會飛的甲蟲(Pimelia屬),就受限於阿爾及利亞的河流。牠們住在河岸的一邊,但在對岸,出沒的是同一屬但不同種的相近甲蟲。另外,華葛納還注意到其他的地理型式也對動物有隔絕能力:比方說山脊能產生類似河流的功效;對非沙漠性動物而言,沙漠也算是一種隔絕的界線。諸如以上種種型式的地理隔絕,把成對的相關物種區隔或標示開來。華葛納這些觀察記錄早在一八四一年就出版了。
自一八五九年讀過《物種起源》後,華葛納搖身一變成為積極熱切的演化學家,並開始與達爾文間書信往來。華葛納把原有的觀念進一步擴充成大膽又語出驚人的嘔心瀝血之作,他稱之為區隔學說(die Separationstheorie)。若以達爾文的品味來說,這個學說的某些論點實在是前衛到令他無法接受,地理隔絕就是其中之一。
華葛納寫道:「那些變種,也就是達爾文先生所說的初始物種(incipient species),在自然條件下要成功出現的方式僅有一個,就是有一些個體越過界線,在空間的區隔下與其他個體分開一段很長的時間。」換句話說,沒有地理隔絕就沒有物種形成。
如同華葛納所補充的:「以我個人之見解認為,若沒有遷徙者與牠們物種中的其他成員持續且長期分隔,那麼新物種是無法成功形成的。」那些毫無轉寰的「唯一」和「從未」等字眼,想必已超過達爾文所能接受的範圍。
達爾文早期的筆記及兩篇寫在《物種起源》出版前的未發表著作中,地理隔絕佔有相當的重要性。在寫給虎克的信中他也曾吐露:「關於新物種的原創或產生,我一直認為隔絕是最主要的因子。」受他在加拉巴哥群島所見事實——不管是雀科或巨龜,尤其是各種的嘲鶇(mockingbird ),從不曾在一座島上發現兩種以上共存著——促使下,達爾文自然而然會認定是地理隔絕左右著一切。
但從其他地方來的資料,好像又並不是這麼一回事,因此後來他的看法改變了。
達爾文在南美洲大陸上看到兩種不同但關係親密的美洲鴕(rhea),兩者共同存在於巴塔哥尼亞高原(Patagonia)。除了體型大小不同外,兩種美洲鴕還有一些可資區別的細微差異。不管牠們之間的差異有多少,這些差異似乎是由同域種形成過程中所產生的(畢竟從今天牠們有共同的棲息地來看,想不出有什麼理由說牠們不是自古就如此的)。達爾文基於此一所見之事實(可能是個人偏見或被誤導),認為兩種美洲鴕之間的歧異產生,並非因為地理隔絕所致。
晚年時達爾文寫道:「雖然是很久以前的事了,但我仍對那時自己拿不定主意印象深刻。當我想到加拉巴哥群島上的動物區系和植物區系,我倒向隔絕這一邊。可是想到南美洲大陸之所見,我又對隔絕非常懷疑。」在《物種起源》出版後的那段時間,他的信念擺到南美動物區系和植物區系那邊,而對地理隔絕抱持存疑且敬而遠之的態度。
思慮周密的達爾文可能還是可以接受「地理隔絕有時會對演化有所貢獻」這樣的觀念,但他以為並非必要的,畢竟棲息在面積較大的大陸上之物種數,遠比在島嶼上的多很多,不是嗎?雖然證據似乎支持某種型式的隔絕是因子之一,但也許在行為或生態上的隔絕條件下,也能表現和地理隔絕相同的效果。
與達爾文結下樑子
達爾文和華葛納為此議論不休。他們不斷透過信件和出版論文打筆仗、因此所結的樑子也一年比一年深。部份理由是因為華葛納的區隔學說中,關於遷徙對演化所扮演的角色,有一些缺乏事實根據的想像。依據華葛納的看法,遷徙行為本身有著幾近神奇的力量。他認為一物種除非遷入新環境,否則該物種是不會發生演化的;而當遷徙啟動演化過程後,地理隔絕的作用僅止於把因遷徒所產生的變化給結合起來。
相反的,達爾文卻覺得物種從一地移到另一地沒什麼大不了的。一八七五年,達爾文翻閱華葛納一篇剛發表的文章後,在上面塗鴉道:「最令人厭惡的垃圾」。他們之間的問題有些是因對彼此的工作有誤解,而這誤解往往又因術語和觀念上的混淆而更形惡化。
當時,演化的觀念仍然是相當新穎的,整個演化學說只不過豎起一些關鍵骨架,而細節部份仍然付之闕如,因此混淆是很常見的。舉例來說,達爾文和華葛納兩人一直在摸索遺傳變化上的問題,卻都沒有基因的概念。除此之外,其他一些觀念如線系演化(phyletic evolution)與物種形成間的差異,以及生殖隔絕(reproductive isolation)與地理隔絕的不同等,都還紛亂不已。
首先我們必須搞清楚:究竟「種」是什麼?
當華萊士思索阿魯群島的大翼蝴蝶時,就曾經被這個問題所困擾,而同樣的問題也讓達爾文和華葛納深感迷惑。唉!這個問題還真有點棘手。它的答案可說是五花八門,而每一個答案都會引起一些爭論。
植物、微生物和海洋無脊椎動物在種的分類上,就不會像一般在分類獅子、老虎和豹那樣的簡單劃一。因此植物學家對種所作的定義,可能和野外動物學家有所不同,而古生物學家、遺傳學家和分類學家對種也各有定義,以符合其領域實際上之需要。
為簡化起見,關於演化上的討論,我們採用一九四〇年由麥爾提出的著名定義:「物種是由一群在自然狀態下可以雜交,或具雜交之潛力,且對其他類似性質之群體有生殖隔絕特性所組成的族群。」不過,這個定義在措辭上有許多過度小心謹慎的詭辯。
如果兩個族群間不能雜交,或者第一代雜交所生之子嗣沒有生育能力時,這兩個族群在定性上就稱為生殖隔離。舉例來說,馬和驢雜交,生下的子嗣稱為騾,但騾與騾間卻無法生育後代,因此馬和驢分屬兩個不同的種。麥爾的定義規避了兩族群如何形成生殖隔絕的問題:到底生殖隔絕是只能在地理隔絕的條件下方能產生,或者還有其他方式?
線系演化是我們一直未能澄清的另一種基本過程,它與物種形成有所不同。
物種形成代表了物種由一歧異為二的過程,每發生一次,即意謂著地球上的物種總數隨之加上一筆。例如某一種馬科動物一分為二,彼此間互為生殖隔絕,而原先的單一始祖種,衍生為兩個後裔種。就拿斑馬(Burchell's zebra,學名為Equus burchelli)和細紋斑馬(Grevy's zebra,學名為Equus grevyi)這兩種馬科動物來說,是物種形成作用的結果?是的;演化助了一臂之力?也沒錯。但演化和物種形成並非同義詞,而是指彼此互為表裏的兩個範疇。物種形成是事實的一面,而另一面則是線系演化。
線系演化所表達的,是一物種隨時間逐漸演變成行為和外表都有所不同的物種之過程。在線系演化中,單一物種因適應環境改變而有若干調整,但並未歧異成兩個物種。
物種形成主要與空間上有關。這就是為什麼異域(allopatric )和同域(sympatric)二詞都是以空間為其立基。線系演化則是表達較短的時間尺度下觀察所得之結果。以線系演化的角度來看,一物種不會從古至今都是一成不變,但始終還是屬於同一物種。
物種形成界定了一個新物種的誕生,而線系演化則擴大甫界定之新物種與其他物種間的差異。因此,斑馬和細紋斑馬間的不同,可以歸諸物種形成,而斑馬和象之間的差異,則是物種形成和累積好幾百萬年的線系演化——兩者交互作用後所得的結果。
讓我們再回到達爾文和華葛納的辯論中。線系演化需要地理隔絕嗎?不需要。斑馬和象之後裔間的歧異擴大,需要把兩者互相區隔開來嗎?也不需要。雖然象和斑馬在熱帶莽原相鄰而居,但放心吧