花与蛾的“军备竞赛”

郗旺

1862年1月25日，英国著名博物学家、“演化论”之父查尔斯·达尔文收到了一个来自比多福庄园的包裹。给达尔文寄送包裹的是他的好友詹姆斯·贝特曼。贝特曼是一位实业家，同时也是一名狂热的植物爱好者，不但一手建立起了以植物花园景观著称的比多福庄园，还雇佣了许多“植物猎人”到世界各地去搜集独特的植物，尤其是兰花。而贝特曼寄给达尔文的包裹里装的就是一份采集自马达加斯加的兰花标本。

达尔文小心翼翼地打开包裹后，眼前的兰花标本令他瞬间兴奋起来：尽管标本已经干燥，但是依然能够看到每个花朵都具有一个细长的被称为“花距”的突起——长度足足超过20厘米，最长的可达40厘米。尽管达尔文对兰花的研究颇深，但具有如此长花距的兰花达尔文还是第一次见到。这种兰花花色为白色，六个花瓣如六芒星一样排列，宛若天上的星星，而长长的距又如彗星的长尾，因此被命名为长距彗星兰。

依照达尔文以往观察、实验的经验，兰花距的尖端通常是分泌花蜜的蜜腺所在，昆虫要到达这个部位才能吸取到花蜜。但是，长距彗星兰如此细长的距，又有哪种昆虫能够吸取到花蜜呢？达尔文立即提出了一个猜测：在当地一定存在一种蛾子，它的口器可以达到相当的长度，从而能够伸到长距彗星兰花距的尖端去吸食花蜜。

达尔文将这一推测写入了自己继《物种起源》之后又一本传世著作《兰花的传粉》中。但是，著作一发表，就引来了演化论怀疑者们（ 包括很多昆虫学家）的质疑，因为从来没有人见到过有这么长口器的昆虫，而一只昆虫具有长达30厘米的口器也是不可想象的。达尔文的好友生物学家阿尔弗雷德·华莱士站出来支持达尔文的推测，并提供了依据：他在非洲探险时曾见过一种具有很长口器的天蛾——非洲长喙天蛾，尽管它的口器长度还不足以达到长距彗星兰花距的尖端，但已足够从侧面证明天蛾类昆虫是有可能具有与长距彗星兰花距长度相当的口器。

这一争论激发了众多探险者、博物学家们前往马达加斯加寻找这种预测中的天蛾。在1 9 0 3 年，也就是达尔文提出这一预测41年后，同时也是达尔文逝世21年后，探险家们终于在马达加斯加找到了一种天蛾，它的口器盘旋在头部最多可达20圈，展开后长度最长可达30厘米。达尔文的预测是完全正确的！而为了纪念达尔文的这一天才预见，这种天蛾被命名为“预测天蛾”。直到1992年，科学家们才在红外摄像机和高速摄影机的帮助下，首次拍摄到了预测天蛾用超长口器吸食长距彗星兰花蜜的画面，而这一画面，和当年华莱士基于想象而绘制的图画竟毫无二致。

达尔文关于长距彗星兰和预测天蛾的故事，是证实演化论中“协同演化”的著名案例。但是，有一个问题的答案始终等待人们去完善，那就是长距彗星兰的花距和预测天蛾的口器是如何通过协同演化变得那么长的呢？其实这种双双变长的现象，是兰花和蛾子之间一场旷日持久的“军备竞赛”造成的。

生存的“ 军备竞赛”

昆虫在花间飞舞，时不时停留在花朵上取食或收集花蜜、花粉，这一过程看起来温情满满，但对于昆虫和花朵来说，实际上双方都“心怀鬼胎”。

知识链接：

昆虫的口器由头部后面的3对附肢和一部分头部结构联合组成，主要有摄食、感觉等功能，由于昆虫的食性非常广泛，口器变化也很多。如果你仔细观察，你会发现蝴蝶和蛾子都是用一根吸管似的嘴巴从花朵中吸取花蜜的。这根长长的“吸管”是它们的特殊口器，科学家们给这种结构取了一个形象的名字——虹吸式口器。因为虹吸式口器只有吸的功能，所以蝴蝶和蛾子只能吸花蜜，吃流食。

对于昆虫来说，无论花蜜还是花粉，本质是食物的来源，生存所必需。而花朵也正是利用昆蟲要采食这一行为，让昆虫身体携带上自己的花粉，以便将花粉运输到另一朵花的雌蕊上，以完成授粉过程，二者各取所需。

对于昆虫来说，如果身体上附着了额外的花粉，那么花粉的重量就会影响自己的行动，尤其是飞行效率。身上带有的额外花粉越多，对行动的影响就越大，意味着被天敌捕捉的概率越大。在这种压力下，昆虫的演化方向便趋向于“能够吃到花蜜、花粉，但不额外携带”这一目的。而对于花朵来说，提供花蜜和花粉需要耗费大量的能量和有机物，这对植物的代谢是一个负担，因此花的演化方向趋向于“让昆虫吃得更少，但是要尽可能多地携带花粉”。

可以看出，昆虫和花朵的需求是完全相反的。因此在这一过程中，演化表现出了它的力量，而长距彗星兰和预测天蛾就是一对极端的表现。

长距彗星兰的传粉策略很简单：天蛾为了取食花蜜而凑近花朵，触碰到花中心的蕊柱，从而携带花粉块。和其他绝大多数兰科植物一样，长距彗星兰的花粉集合在一起，形成球状的花粉块，一块花粉块中就含有成百上千粒花粉，以此提高花粉的传播效率。此外，长距彗星兰的花粉块底部还有一个带有沟的黏性小块，这样花粉块就能够更容易地粘在预测天蛾长长的口器上。因为这种传粉策略，在演化中具有较长花距的彗星兰个体获得了更大的生存优势：花距越长，天蛾要离花更近才能吸取到花距顶端的花蜜，从而提高昆虫携带花粉块的几率。

但是对于预测天蛾来说，携带花粉块会影响自己的飞行状态，如果花粉块粘在自己的口器上，口器就不能很好地盘起来，更加影响自己的飞行和取食。另外，离花朵太近还会有致命的风险，因为有很多种类的蜘蛛会埋伏在花朵上，等待天蛾飞近之后发起突然袭击，将倒霉的来访天蛾当成美味佳肴。

因此在花粉块和蜘蛛的双重压力下，具有较短口器的天蛾被捕食的概率更高，而具有较长口器的天蛾则更容易存活到繁殖时期，繁衍出更多具有长口器的后代。

在这一演化过程中，长距彗星兰的花距越来越长，预测天蛾的口器也越来越长；而预测天蛾的口器越长，反过来又促使长距彗星兰的花距变得更长。这种双方加码的“军备竞赛”，最终产生了我们看到的具有超长花距的长距彗星兰和长着超长口器的预测天蛾。

“ 军备竞赛”的终结和物种起源

看到这里，你可能想问“军备竞赛”会有结束的一天吗？毕竟，作为花和昆虫的固有结构，花距和口器是不可能无限变长的。因此，“ 军备竞赛”可能会在某些情况下被“ 终结”。如果预测天蛾的习性发生变化，更多地取食其他花朵的花蜜，不依靠长距彗星兰也能生存，那么长长的口器就成了生存劣势。而对长距彗星兰来说，也许会演化出依靠气味或其他分泌物吸引昆虫靠近花朵的特性，那时长花距和花蜜也就成了不必要的特征。到了那个时候，“军备竞赛”就自然结束了，同时另一种天蛾和另一种兰花的形成也将悄然开始，这是演化驱动的物种形成机制。

新的物种的形成则意味着又一轮“军备竞赛”的开场。只要演化还在继续，不同物种之间的“军备竞赛”就将不断发生和延续下去，而这也正是“协同演化”的本质。