城市如何成為主要的進化力量 - 彭博社

快速發展給有翼生物帶來了意想不到的後果。感謝傑森·門希-南和馬克·約翰遜從歷史上看，進化論最有説服力的案例來自於那些基本上未被人類觸及的自然世界。畢竟，正是在厄瓜多爾海岸的孤立加拉帕戈斯羣島上，雀鳥及其多種不同的喙幫助塑造了查爾斯·達爾文在19世紀的著名理論。

然而，即使在那個時候，進化的證據也可以在繁忙且快速發展的城市中找到。看看斑點蛾就知道了。它們的白黑相間的翅膀曾幫助它們與顏色相似的樹木融為一體。但隨着工業革命使這些樹木覆蓋上了煙塵，擁有全黑翅膀（基因突變）的蛾子存活下來並傳遞了它們的基因。這些蛾子最終在英格蘭的某些地方進化成全黑色。

彭博社城市實驗室阿根廷毒品販運熱點謀殺案驟降在一個年輕人的城市裏，市長的標誌性政策是學校午餐機器人出租車對公共交通毫無幫助繁榮的劍橋揭示了英格蘭日益擴大的財富差距快進到今天，當人類人口激增，越來越多的人找到通往城市的道路。城市居民目前佔全球人口的一半，到2050年，預計將有另外25億人遷入城市。現有的城市將 擴展，新的城市甚至可能會出現。“城市地區覆蓋了地球陸地表面的約3%，這個數字還在繼續上升，”多倫多密西沙加大學城市環境中心主任馬克·約翰遜説。雖然研究人員尚未完全理解城市化如何影響城市及周邊地區生命的進化，但已有數百項研究探討了這個問題。

地圖顯示了城市演化研究的城市。標記為藍色的城市代表共生物種——那些已經進化為與人類共同生活的物種。感謝傑森·穆希-南和馬克·約翰遜在他們最新的 論文中，週四發表在期刊 科學上，約翰遜和他的同事傑森·穆希-南，紐約市福特漢姆大學的進化生物學家，回顧了近200項研究，其中大多數來自過去五年。“我們發現，[城市發展]經常影響進化，往往非常迅速，”約翰遜説。並且帶來了意想不到的後果。

因此，約翰遜補充道，“城市化是有史以來最大規模的進化研究，它實際上就坐落在我們的後院。”

CityLab與研究人員討論了城市化最顯著的後果，這對生活在我們身邊的生物意味着什麼，以及最終這些影響如何回到人類身上。

你們的研究開始時談到這個趨同城市的概念。你能解釋一下這是什麼意思嗎？

**約翰遜：**如果你去北京、紐約市或洛杉磯，你會看到某些特徵——更多的不透水錶面、增加的光線和噪音，以及[城市內部的温度]比外部更高。對於某些變量，世界不同地方的兩個城市可能比它們附近的更自然環境更相似。它們可以導致完全獨特的生態系統，從而導致某些城市形式的自然選擇適應。

一些最好的例子來自依賴於我們人類的物種。有兩種基本情況：一種是有機體最初進化為適應人類環境，然後被傳播開來。還有一些有機體似乎在這些城市中獨立進化出相同類型的特徵和基因變化。在工業革命之前，歐洲的黑鳥主要是一種森林物種——但現在當你走遍歐洲時，你會發現它們在城市環境中隨處可見。基因數據表明，這些入侵事件發生過多次且是獨立的，並且許多行為特徵的進化——例如，變得對人類的存在更加熟悉和不那麼警惕——也在不同環境中平行發生但趨同。

這與害蟲有什麼關係？

**Munshi-South：**有一組物種被稱為共生物種，它們隨着我們變得更加社會化並定居在更密集的農業村莊和城鎮中而進化。它們與我們一起傳播到世界各地，因此基本上每個主要城市都會有老鼠、家鼠、鴿子、牀蟲和德國蟑螂。它們正經歷一波波的進化壓力：如果你看看在北美對蟑螂使用的殺蟲劑類型，幾個種羣已經進化出避免它們的能力。

**Johnson：**理解城市的發展和人類活動如何影響這些害蟲的進化——無論是適應性還是非適應性——對人類福祉和疾病傳播都很重要。例如，牀蟲在過去二十年中重新出現，因為它們迅速適應了人類的迫害。殺蟲劑的使用最初導致種羣下降，但另一個效果是它對這些種羣施加了非常強的自然選擇，因此如果有任何突變使它們能夠抵抗這種殺蟲劑，具有該突變的個體會傳播更多的基因拷貝。

我們是否以錯誤的方式接近害蟲管理？

Munshi-South: 當前害蟲管理實踐中的部分差距與不理解種羣在空間和時間上的結構有關。幾條城市街區內的老鼠是否都是一種進化單位，還是更大？你必須處理整個單位，因為仍然有相關的老鼠，可能會繼續補充當地種羣。

有一些關於利用進化生物學和生物技術的想法，如果不能擊敗害蟲，至少可以對其造成嚴重打擊。[這些包括]工程化遺傳元素，可以釋放到種羣中，從而對繁殖產生負面影響。這些想法已經在非常有限的蚊子身上嘗試過，在接下來的15到20年中，你將開始看到這些想法應用於其他害蟲。我們並不提倡這種策略。這些想法可以被追求，但需要對環境安全性和意外後果進行適當驗證。

該圖顯示了城市周圍的鄉村到城市的梯度，以及可以隔離同種羣體的障礙。由Jason Munshi-South和Marc Johnson提供那麼那些不是害蟲的生物呢？城市化的一個更常見的進化影響是什麼？

Munshi-South: 我們在談論城市內種羣的遺傳分化和遺傳變異的喪失。我的研究主要關注佔據紐約市公園的動物，我們將其視為島嶼。原生的白腳鼠可以在這些公園中剩餘的小森林中繁衍生息，但它們很難離開。因此，隨着時間的推移，它們在單個公園內的種羣變得孤立，並且在代際之間慢慢積累差異。你可以檢測到這些種羣正在與其他公園的種羣變得不同，所以如果你給我一隻來自任何公園的老鼠，我可能可以把它帶回實驗室，並使用一小組遺傳標記告訴你它來自哪裏。

我們應該擔心嗎？不一定。物種可能在這些公園中維持着良好的種羣數量。但也有可能它們隨着時間的推移失去變異性並變得近親繁殖。然後你可能會擔心這些種羣可能不會持續很長時間。白腳鼠似乎不是這種情況，但我們研究了在紐約市一條高速公路旁的幾座岩石山坡上孤立的蠑螈，它們幾乎沒有遺傳變異。給足夠的時間，它們可能無法抵禦通過種羣傳播的疾病或水質變化。

“這對科學家和政策制定者來説都是一個警鐘，我們對我們的城市如何影響周圍生命知之甚少。”關於斑點蛾的一個有趣的事情是，其中一些最終恢復了它們的原始顏色。我們能否逆轉城市化對進化的某些影響，我們應該這樣做嗎？

**Munshi-South：**在斑點蛾的例子中，選擇壓力逆轉是因為隨着時間的推移，人們要求更清潔的空氣和更好的污染管理方法。在這樣的例子中，如果我們試圖逆轉進化，我們可能是在為自己和我們的城市謀福利。生活在北美東部的殺魚，已經在同一個基因中進化出完全相同的突變，以避免來自PCB的損害，這是一種在幾條水道中發現的污染物，對內分泌系統有很強的干擾作用。但如果我們能夠減少或控制這些水道中的PCB污染，對更廣泛的環境和人類來説幾乎肯定是有益的。那個物種能夠適應，但還有其他物種無法做到。

其他研究人員、城市規劃者甚至政策制定者應該得到的主要啓示是什麼？

**約翰遜：**這對科學家和政策制定者來説都是一個警鐘，我們對城市如何影響我們周圍的生命，尤其是生命的演化知之甚少。有跡象表明，這種演化在某些本土物種及其生態系統層面的影響方面可能會產生積極的後果。例如，我們發現白三葉草正在適應並在城市環境中生存。這一點很重要，因為白三葉草是城市環境中最重要的蜜源，提供了蜜蜂在這些環境中使用的三分之二的蜜。

與此同時，害蟲生物也可以適應城市化。如果我們能夠利用對進化生物學的理解來設計更好、更有效的控制這些物種的方法，那將是雙贏的局面。

**穆恩希-南：**科學家們過去儘量避免人類影響的舊範式已經發生了變化，我們將看到更多的進化生物學家將城市視為一個主要的進化力量。