人類對其他動物身體形態的塑造，至少可以追溯到大約3萬年前對狗的馴化。而現在，工業化農業、物種引進、城市化、環境污染和氣候變化等因素的綜合作用，正在對無數生物造成前所未有的選擇壓力。我們已經成為世界上最強大的演化力量。

來源：bbc

人類對生物體的影響——無論是有意的還是無意的——正導致它們以不尋常的方式演化。但是，這種由人類所驅動的演化能走多遠呢？

演化時間——至少對於更大、更複雜的生物來說——可能是十分緩慢的。這使得許多動物無法迅速適應人類統治的地球。據估計，相比沒有人類干預的情況，目前物種滅絕的速度要快1000倍。

不過，一些快速的變化也有可能出現。通過內在的基因組可塑性，某些動物能夠利用一系列身體計劃和行為改變，來最大程度地適應新情況和新壓力。所謂的“微進化”可以在短短幾個世代間發生。這方面最著名的例子也許就是樺尺蠖，由於英國工業革命時期煙囪裡冒出的煤煙和空氣污染，它們的翅膀顏色從淺灰色變成了黑色。利物浦大學的研究人員確定了導致顏色變化的基因突變，併計算出該突變可能發生的時間——1819年。

樺尺蠖是已知的最早由人類污染引發動物微進化的例子之一。

1878年，一位蝴蝶收藏家首次觀察到這種有斑點的蛾子出現了顏色變化，他將這一發現告訴了查爾斯·達爾文。然而，這位提出自然選擇理論的偉大人物似乎忽略了這一發現，儘管後來有人提出將此作為他的自然選擇理論的證據。但事實上，樺尺蠖的“工業黑化”是一個非自然選擇的例子。而這僅僅是開始。

在除南極洲以外的所有大陸上，研究者都觀察到了人類引起的動物性狀變化。

今天，工業蜂箱裡的工蜂——用卡車護送著從一個農場運到另一個農場——體型比它們的野生近親大三分之一，性情也更溫順。在過去的100年裡，北美鳴禽改變了翅膀的形狀，以適應因森林砍伐而支離破碎的棲息地。在偷獵的壓力下，贊比亞的大像在出生時就沒有像牙。海蟾蜍（又稱甘蔗蟾蜍）於1935年被引入澳大利亞，最初是為了對付甘蔗種植園裡的甲蟲，但後來，那裡的黑蛇的嘴開始縮小，因為它們的後代學會了避開蟾蜍大小的獵物；而作為成功的掠食者，海蟾蜍自身也變成了同類相食的物種。

氣候變化改變了歐亞鶯等鳥類的遷徙路線。

在巴布亞新幾內亞，海蛇所棲息的水域受到了鋅污染，毒素的影響使它們的身體變得更黑，蛻皮也更頻繁。有一種蚊子已經演化到只能生活在倫敦地鐵的隧道裡，並失去了與地表近親繁殖的能力。在紐約和芝加哥的地鐵系統中，蚊子也出現了類似的基因多樣性下降。隨著氣候變化範圍的擴大，歐亞鶯已經改變了它們從伊比利亞半島到英國的遷徙路線。

從來沒有其他物種如此迅速地改變了演化過程，達爾文如果活到現在會對此震驚不已！

我們不是每一次都知道導致特定變化的原因，也不完全確定是發生了某種適應性，還是分支演化的開始，抑或是在哪裡形成了不同的亞種群。但是，有足夠多的例子表明，基因變化與此有關，在更深的層次上，有一些事情正在發生。

遠離城市的天鵝與那些對人類耐受的天鵝有著基因上的差異，在英國遷徙的歐亞鶯與仍然遷徙到伊比利亞的同類之間，存在著“很明顯是基因上的”差別。諸如此類的變化是新物種出現的第一步。倫敦地鐵裡的蚊子就是一個例子，那裡可能正在形成一個新的生態位，並為物種形成創造新的機會。

那麼，我們是否正在通過與環境的相互作用縮小了物種演化的機會？要知道，地球表面36%的土地都被用於農業生產，而世界各地的城市環境變得越來越相似。一項研究發現，今天地球上塑料的質量超過了所有活著的生物體的總質量。許多研究分析稱，由於人類活動的影響，生物多樣性正在急劇下降。在某些方面，我們正在使地球均質化，另一方面，我們正在引起這些非常極端的環境變化。城市環境與我們的農業環境完全不同。

高度污染的地點，如礦山尾礦池等，代表了另一種極端情況。人類活動是這些情況最大的共同之處。演化的加速將無法抵消滅絕危機，而是會產生一個越來越由那些能與我們共存的動植物所定義的世界。演化是一個不可思議的創造過程，它不會停止，它將繼續產生更能容忍我們的變種。

在地鐵網絡中發現的蚊子品種具有與地面近親不同的基因特徵，它們最終可能演化成新的物種

甚至微生物也同樣受到來自人類的壓力，在某些情況下，這會促進它們產生新的變種，但在另一些情況下也會對它們產生抑制。農業肥料可以將細菌帶到新的土壤環境，就像船舶的壓艙水會將斑馬貽貝和其他入侵生物帶往新的棲息地一樣。根據微生物學家的說法，大量抗生素被排放到環境中，其影響類似於一個入侵物種，加速了微生物演化的基礎速率。與此同時，哺乳動物界的均質化意味著，越來越多的微生物生物量是由我們喜歡食用或喜歡與之共處的動物——數量是有限的——的腸道微生物組成的。

博物學家兼播音員吉莉安·伯克花了一生的時間觀察世界各地的動物群落，目睹了大量人類影響下的環境變化。“我想說的是所有地方和所有事物都發生了變化，”她說，“我在肯尼亞長大，我記得那裡的風景看起來是非常流動的，土地和水道相互連接，同步移動。從空中看，現在已經變成了許多正方形和直線。”

我們是否已經把地球變成了一個關於物種演化的巨大實驗？“對我來說，這種敘事方式很重要，因為這意味著我們正在進行一場實驗，而我們也是這場實驗的一部分，”伯克說，“新冠疫情很好地提醒了我們這一點。我們就是驅動變異的選擇壓力——病毒傳播得越多，變異就越多。疫苗是一項新的創新，但隨後病毒就會說，’好吧，那我就改一下，搞點別的花樣吧’。我們就在這場實驗當中。”

在疫情封城期間，許多人都會注意到動物行為的變化。城市地區的鳴禽已經學會用更響亮的叫聲來應對交通噪音和其他環境噪音。但第一次封城時，人們才第一次真正感受到這一點，人們會發現太安靜了，現在我們都能聽到鳥叫聲了。但對於鳥類來說，它們也終於聽到了同類彼此的聲音！

動物的“文化”

動物的行為也是一種文化，而這些文化就是應對人類壓力而演化出來的。例如，大象會將知識和信息一代一代地傳遞下去，包括遷徙路線等。但隨著偷獵者和地區衝突的影響，以及氣候變化使尋找食物和水變得更加困難，這些“文化遺產”正在發生改變。其他動物文化也在衰退。城市裡的刺耳噪音意味著一些鳥類不能從它們的父母那裡學會正確地歌唱。座頭鯨也是聲樂學習者，每個種群共享獨特的曲目，其複雜性可以通過與其他種群的接觸而不斷演化。然而，來自航運的海洋噪音正導致一些座頭鯨改變它們的歌聲，甚至變得沉默。

文化在人類演化過程中也發揮了作用。通過“外包”，我們加速了自身的演化：科技讓我們能夠在不改變身體的情況下獲得新能力。共享的文化讓我們能夠接觸到集體的思想，獲得大量的信息和新的見解。

事實上，人類的創新大多是從動物身上借鑒來的，或是試圖複製它們的能力。石器模仿掠食者的鋒利牙齒。最早的技術活動是對生物組織，如動物皮膚和植物體的利用。人類社會是通過借鑒和學習動物來發展的。但現在，頗具諷刺意味的是，當我們越來越多地模仿其他生物的體形和行為時，如此多的物種正被迫適應人類統治下的地球生活。

由於人類在海洋中發出的噪音，座頭鯨的歌聲發生了變化。這種生物曾給人類發明家帶來靈感。

仿生學就是一門試圖向這些動植物天才學習的新學科。人類向動物“天才”學習的例子不勝枚舉，如白蟻丘激發了更高效的空調設計；世界上最快的列車之一通過模仿翠鳥喙的形狀，達到了每小時299公里的速度；基於蚊子喙的結構，人類已經製造出更精細的外科手術用針；還有模擬啄木鳥頭骨吸震特性的黑匣子，模仿海獺皮的潛水服，以及模仿蝴蝶翅膀虹彩的鈔票。

動物的聰明才智也為解決一些最緊迫的環境問題提供了新思路。仿生學可以幫助我們開發可再生能源，例如，通過模仿座頭鯨鰭肢凹凸不平的表面，或者蜂鳥翅膀的形狀，我們製造出了具有優良空氣動力學特性的風力渦輪機葉片；我們還開發出了能像向日葵一樣追踪太陽的太陽能電池板；通過模仿珊瑚如何從海水中吸收礦物質來建造珊瑚礁，我們或許能開發出混凝土的替代品，“生長出”未來的城市，同時將多餘的碳鎖定在建築物的基礎和結構中。牡蠣等自然濾食性動物也可以幫助恢復枯竭的海洋棲息地。

甚至微生物也能發揮作用。一種名為大阪堺菌（Ideonella sakaiensis）的細菌，已經演化出了分解並消化塑料聚對苯二甲酸乙二酯（PET）的能力；而一種常見的土壤微生物Methylorubrum quens，能產生一種可以結合镅和鋦的蛋白質，這是核廢料中最危險和壽命最長的兩種成分。

崛起的異種機器人

第一個“機器人”是由肉體而非金屬製成的。“機器人”（robot）這個詞是捷克劇作家卡雷爾·恰佩克在1921年的一部戲劇中創造出來的。在《羅素姆的萬能機器人》一書中，卡雷爾首次使用了“Robota”一詞，後來才改成“Robot”。這部作品是一個思想實驗，與瑪麗·雪萊的《弗蘭肯斯坦》如出一轍，後者講述了一個科學家創造人造人的瘋狂實驗。

“大自然只發現了一種將生活物質組織起來的方法，”恰佩克戲劇中的科學家羅素姆說，“然而，還有一種更簡單、更靈活、更迅速的方法，在自然界從未出現過。”

“想像一下，他坐在試管前，思考整棵生命之樹將如何從他身上生長出來，”劇中另一個角色說道。

然而，在接下來的一個世紀裡，機器人發展成為鋼鐵和金屬絲的組合體，並沒有使用活的組織。工程學的發展比生物學快得多。不過，生物學正在迎頭追趕工程學的腳步。第一批異種機器人於2020年初問世，由兩部分組成：皮膚細胞構成微小的立方體，由兩條由心臟細胞構成的“短肢”推動前進。它們由計算機的算法設計，再由研究人員親手用生物組織構建而成，目的是使其具有行走能力（一個有趣的巧合是，非洲爪蟾的屬名“Xenopus”意思就是“奇怪的腳”）。這些有機機器人還可以一起工作，在周圍的環境中移動顆粒物；而且與機械機器人不同的是，它們在受傷時還可以自愈。

如果你覺得“有機機器人”的概念已經夠奇怪的話，那下一代機器人的情況可能會更出乎你的意料。

　　人工智能程序編寫的藍圖製造出了吃豆人形狀的異種機器人，其凹陷部分看起來就像一張大口。第三代異種機器人帶來了更大的驚喜：它們張開的“大口”能夠聚集數百個乾細胞，並以此塑造出新的異種機器人。

如果我把你汽車的所有部件隨機地連接在一起，你會覺得很糟糕，但事實證明，生物學要比這靈活得多。異種機器人2.0是由從爪蟾胚胎中提取的干細胞形成的，可以在不依賴算法的情況下發育。這些幹細胞能夠獨立發育出全新的身體結構，比如毛髮狀的纖毛——通常是在肺部發現的特徵。在異種機器人表面上，這些纖毛更像四肢，通過快速擺動使它們在環境中游動，實驗中，一個異種機器人可以在捲餅形狀的迷宮中行走，卻不接觸迷宮的側面。

這些從爪蟾胚胎提取的干細胞並沒有培育出蝌蚪，而是根據實驗室環境的特殊條件，發育成了與兩棲動物完全不同的身體。它們自發地自我組裝，實現了跳躍式的演化。

為了進一步提高異種機器人的性能，借助人工智能程序，科學家提出了加以改進的設計。人工智能程序編寫的藍圖製造出了吃豆人形狀的異種機器人，其凹陷部分看起來就像一張大口。第三代異種機器人帶來了更大的驚喜：它們張開的“大口”能夠聚集數百個乾細胞，並以此塑造出新的異種機器人。換句話說，它們演化出了一種全新的繁殖方式，與自然界其他任何地方見到的情況都不相同。

未來幾代的異種機器人將可以通過不同的設計進行發育，從而與周圍環境互動。異種機器人是“一個不完美的有機體”。儘管它們符合生命系統的大多數標準，但它們的複制涉及“功能性的自我複制”——組裝新的版本，使其外觀和行為都相同，但又不完全相同。

由塔夫茨大學的科學家製造的活體機器人具有獨特的身體特徵，如毛髮狀的纖毛，可以幫助它們移動。

儘管如此，異種機器人的開發仍然可以視為全球範圍內諸多事件的一個縮影；在我們不斷給生物施加壓力的同時，它們也做出了創造性的反應。所有生物都在不斷地與環境進行協調，正是這種相互作用推動了演化。然而，隨著人類以這樣或那樣的方式主宰著地球上幾乎所有的環境，演化的方程式中加入了一個新的因子——人類。

異種機器人也可以對地球產生積極的影響。未來幾代異種機器人可能會被派去清理我們在環境中留下的垃圾。生物機器人可以清除海洋中的微塑料或土壤中的污染物。攜帶某種特殊蛋白質的異種機器人會在特定波長下發出綠光，但當暴露在其他波長時就會變紅，在幾個小時後仍能“記得”這些暴露特徵。人類可以設計它們來感知特定的化學物質，就像用一個計算機程序告訴它們，如果你感覺到有毒物質，游過去，釋放一種與毒素反應的化學物質。同樣的特性也可以應用於醫療領域，比如用異種機器人來進行非侵入性治療，或者尋找病因。

未來的演化可能會出現一些令人驚訝的轉折。隨著在生物工程、幹細胞生物學和計算生物學方面取得的進展，我們將看到人類和計算機越來越多地朝著設計生命系統的方向發展。科學家公開進行他們的研究是至關重要的，希望能看到倫理學家、律師和社會成員更多地參與到研究的設計中，而不僅僅是在技術走出實驗室進入外界後才對其進行評論。

新一代的異種機器人將見證生命不可思議的可塑性，但它們的前景也提醒我們，地球生物正在多麼頻繁地被迫調整自己的身體，以適應一個由人類主導的世界。究竟有多少物種能跟上地球快速變化的步伐，還有待觀察。但可以肯定的是，隨著人類在全球範圍內進行的這場生物適應性實驗不斷加快步伐，將有越來越多的動物受到前所未有的考驗。