生物界有一個(gè)看起來比較矛盾的事實(shí)：

小尺寸的生物在進(jìn)化上往往更有利，但生物卻又總是在想方設(shè)法、不遺余力地變大！

各種細(xì)胞 Wikimedia Commons

小尺寸的生物——包括微生物細(xì)菌、單細(xì)胞藻類和真菌等在種群數(shù)量級上大到難以想象，而且還有著超乎想象的多樣性。

不僅如此，小尺寸的生物還具有難以置信的適應(yīng)彈性，可以在環(huán)境變化中生存下來，所以它們中的一些成員相當(dāng)古老。

而作為對比，大尺寸的生物往往需要更長時(shí)間生長和成熟，因此它們的繁殖速度更慢，這降低了進(jìn)化的速度，同時(shí)也失去了適應(yīng)彈性。

所以，環(huán)境變化最先倒下的都是是大型生物。

比如6600萬年前，小行星撞擊導(dǎo)致恐龍滅絕的事件中，陸地上任何比家貓更大動(dòng)物都滅絕了。

事實(shí)上，即便沒有大災(zāi)難降臨，大尺寸的生物似乎也不太能夠應(yīng)對物理和生物環(huán)境的長期發(fā)展，基本沒有什么大型生物可以長期演化下去的，通常在較短時(shí)間內(nèi)就會(huì)走向滅絕。

那么，有趣的問題是，既然進(jìn)化對小生物更有利，那生物為什么還會(huì)變大呢？

大部分生物確實(shí)都在想方設(shè)法地挑戰(zhàn)物理極限，讓自己變得更大，事實(shí)上這就像是一個(gè)“陷阱”一樣，且生物對此無法自拔。

圖：這個(gè)被稱為達(dá)爾文蘭花，它與授粉飛蛾都高度特化了，除了彼此無法再適應(yīng)其它生物

為什么小生物更具適應(yīng)性？

我們前面提到過，體積太大會(huì)導(dǎo)致進(jìn)化速度慢和喪失適應(yīng)彈性從而滅絕，除了因?yàn)槌墒斓臅r(shí)間變長了之外，還有一個(gè)根本原因，就是大尺寸的生物體需要更多的專業(yè)化來維持。

例如，較大的脊椎動(dòng)物需要不成比例的厚骨骼和大肌肉，如果鼩鼱等比例長到大象大小的話，那么它們的骨骼也將無法支撐身體。

這種專業(yè)化在生物學(xué)上有一個(gè)專業(yè)的名詞來形容——叫做特化。

如果你了解這個(gè)名詞的話，你就會(huì)知道高度特化的物種有多脆弱了。

高度特化的特征意味著它只對特定的環(huán)境有效，而且越是高度的特化，它的機(jī)動(dòng)性就越差，越難以發(fā)生改變。

大象其實(shí)即便沒有人類，也相當(dāng)容易滅絕 Ikiwaner

這就是為什么幾乎所有大型生物都會(huì)走向滅絕，而不是繼續(xù)演化的原因，因?yàn)殡S著體積變大，它們將用完所有“進(jìn)化潛能”，直到無法做出任何改變?nèi)?yīng)對最簡單的變化。

小型生物正好相反，它們不需要太專業(yè)化，同時(shí)可以快速完成繁殖使命，積累基因突變來適應(yīng)變化。

更重要的是，因?yàn)槌叽缧。鼈兛梢愿?xì)地分配資源，將更多物種和個(gè)體容納在同一棲息地空間中，確保多樣化不易完全滅絕。

昆蟲是資源分配的大師，所以單個(gè)昆蟲類群的物種數(shù)量就超過了所有其他動(dòng)物類群的總和，這使得它們可以稱得上是地球上最成功的動(dòng)物類群。

另外，小尺寸生物因?yàn)椴恍枰獙ψ陨砩矬w的維持做出太多努力，所以它們對環(huán)境的適應(yīng)是我們遠(yuǎn)超想象的。

那些較小的生命體，如一些古細(xì)菌可以在200°C 溫度的深海噴口生存，水熊蟲這樣的節(jié)肢動(dòng)物也可以忍受高輻射的環(huán)境。

事實(shí)上，一些人認(rèn)為微生物可以在隕石內(nèi)完成星際旅行并存活下來，所以哪天你看到新聞?wù)f，太陽系其它地方的生命有著與地球生命共同的起源，不要覺得意外。

既然小尺寸生命如此強(qiáng)大，那么為什么生物還會(huì)選擇變大？

Wikimedia Commons

大體積的進(jìn)化陷阱

古生物學(xué)家愛德華·科普（Edward Cope）曾提出，所有譜系中的個(gè)體在進(jìn)化過程中都傾向于體型增大。

雖然有時(shí)候會(huì)存在一些例外，但生物在進(jìn)化過程中確實(shí)傾向于變大，這點(diǎn)是毫無疑問的，那些傾向于變小的生物，通常是因?yàn)橘Y源的限制，而且這種限制不至于導(dǎo)致其滅絕。

之所以生物傾向于變大，自然是因?yàn)樵酱笤饺菀捉o它們帶來更多生存和繁殖的機(jī)會(huì)。

對于種群外部來說，較大的體型意味著能夠更容易躲避掠食者，捕食獵物，所以大象和鯨魚除了人類之外幾乎沒有天敵。

對于種群內(nèi)部來說，較大的體型更能戰(zhàn)勝競爭對手，無論是動(dòng)物，還是植物，還是其它生物類群，更大都意味著相較于同類可以得到更多生存資源。

細(xì)胞增大后，表面積和體積比值下降 Wikimedia Commons

對于個(gè)體來說，較大的生物體也往往更擅長保存熱量，這是因?yàn)殡S著體積增加表面積與體積的比值會(huì)下降。

另一方面，這對于有性繁殖而言也是有利的，不僅僅體現(xiàn)在較大體型能在種群競爭中勝出，還有體型更大往往也意味著擁有更多的生殖細(xì)胞。

生物被“設(shè)計(jì)”成傳遞基因的使命，較大的體型無論從哪方面出發(fā)，它都對傳遞基因有利，所以生物傾向于變大，是可以理解的。

但就像我們前面提到的，這種有利只是眼前的，而不是長久的，它就像一個(gè)陷阱一樣。

另外，值得一提的是，在變大這件事上，地球的生命花了很長時(shí)間才找到方法。

單細(xì)胞生物的第一個(gè)證據(jù)可以追溯到大約38億年前，當(dāng)時(shí)新形成的地球已經(jīng)冷卻到足以讓有機(jī)生命出現(xiàn)的程度。

但是，單個(gè)細(xì)胞的大小有物理極限值，無論太大、還是太小都會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞崩潰，太大的話營養(yǎng)輸送都會(huì)出問題，而太小的話它難以自我能量為此。

生物想要變大的唯一方法就是合作——變成多細(xì)胞， 而地球多細(xì)胞的出現(xiàn)時(shí)間不到10億年，在地球生命歷史的大部分時(shí)間里都是以簡單的單細(xì)胞存在的。

古老的藻類化石，圖源：S Bengston et al/PLOS Biology

同樣因?yàn)闋I養(yǎng)輸送問題，多細(xì)胞生物在變大這件事上其實(shí)只有兩種選擇：

一種是細(xì)胞合在一起之后彼此攤開，或者彼此連接，這樣它們不需要內(nèi)部運(yùn)輸系統(tǒng)也能維持生物體，古老的多細(xì)胞生物就是先找到這種簡單的變大方式，所以那些古老的多細(xì)胞生物要么是扁平的，要么線狀的。

不知道何時(shí)起，生物找到了另外一種方式——讓不同的細(xì)胞專門從事不同的工作，包括結(jié)構(gòu)支撐、消化食物以及移動(dòng)氧氣和二氧化碳等物質(zhì)。

也正是找到了這種方式，地球生命在變大這條路上變得一發(fā)不可收拾，不停嘗試各種變大方式。

但似乎歷史已經(jīng)說明一切，變大是一條不歸路。