环境不变，生物进化吗？ 知乎用户，海绵宝宝！你不可以再偷吃蟹老板的蟹膏了！ 这个时候就要祭出高大上的红皇后假说（Red Queen hypothesis）了。 @queen red "Now, here, you see, it takes all the running you can do, to keep in the same place." ——Lewis Carroll 红皇后假说得名于《爱丽丝镜中奇遇记》中红皇后对爱丽丝说的一句话：“你必须尽力不停得跑，才能保持在原地。”这一假说是进化生物学家 Leigh Van Valen 于 1973 年提出的，用于解释即便是环境不变，生物间的不断竞争仍然会驱动进化的进行。这就像是《爱丽丝镜中奇遇记》中赛跑的两人，你不一直向前跑，别人就会把你追上并超过你。这在进化过程中则可能意味着失去生态位优势，被其它生物挤占，甚至因为适应性不足导致物种灭绝。 典型的可以用红皇后假说解释的如捕食者和被捕食者的“军备竞赛”。比如植物为了抵御昆虫的取食会合成各种有毒次级代谢产物，昆虫为了抵御这些有毒物质就必须进化出抗毒机制，继而再驱动植物合成出更大量或者毒性更强的物质。可以看见，即便是没有环境选择压力的驱动，生物还是会不断进化。在此过程中落后的一方就很容易被淘汰。 目前有很多证据证实了红皇后假说。比如 2011 年 Science 上的一篇关于线虫（Caenorhabditis elegans）和病原细菌（Serratia marcescens）协同进化的研究，用红皇后假说解释了保留有性生殖在进化中的意义。 （Morran et al., 2011）线虫既能进行无性生殖，也能进行有性生殖。该研究做了三组实验。对照组是只有线虫没有病原菌的，Evolution 组反复加入同种病原菌菌株，也就是说病原菌不会随线虫协同进化，而是始终保持一样。Coevolution 组则让线虫和病原菌自然协同进化，不对病原菌进行控制，然后这三组实验在线虫中持续进行了 32 代。 从图中可以看到，对照组的有性生殖频率一直很低，Evolution 组一度很高，但经过一段时间之后又回到了对照组水平，跟病原菌 Coevolution 的一组则一直处于高水平的有性生殖频率。 这一结果可以用红皇后假说来解释。对于细菌种群来说，能够感染线虫中的数量优势表型 A 的细菌表型 a 会获得较大的选择优势，从而使该表型在细菌种群中逐渐占据多数地位。而对于线虫来说，为了应对细菌的感染，它需要扩大种群中不会被感染的,之前种群的数量少数表型如 B。而有性生殖对于迅速扩大某一表型在种群中的数量比无性生殖优势大得多。当表型 B 在线虫种群中占优势时，细菌 a 就会失去感染能力。所以在一直用细菌 a 感染线虫的 Evolution 组里面，线虫先用有性生殖使耐感染的表型 B 扩大到整个种群，但之后由于细菌 a 已经丧失了感染能力，线虫就不再需要保持有性生殖，最终有性生殖频率降低到和对照组持平的状态。 但是在 Coevolution 组，细菌也可以进化，这个时候当线虫 B 占优的时候，细菌种群中之前能够感染 B 的少数表型 b 就会获得选择优势，并逐步在细菌种群中扩大比例。为了应对细菌 b 的感染，线虫又必须扩大表型 C 的数量，这样由于红皇后效应，两者将会不断重复此过程。线虫受到红皇后效应的影响，就不得不一直保持高频率的有性生殖。 这样也证明了有性生殖在协同进化中应对选择压力的积极意义。 查看知乎原文
