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《公共科学图书馆·生物》。2004年5月;2(5):e147。
2004年5月11日在线发布。 数字对象标识:10.1371/journal.pbio.0020147
预防性维修识别码:PMC406402型

利基市场

摘要

进化论是不完整的吗?我们是否未能理解与生态系统发展以及基因和文化在塑造人类进化过程中的相互作用等截然不同的现象?

这本书是普林斯顿大学出版社出版的人口生物学系列优秀专著中的最新一本,作者在书中主张进化论是不完整的,因此,我们未能充分理解像生态系统发展这样的不同现象,以及基因和文化在塑造人类进化过程中的相互作用。他们认为,我们缺少的是对生态位构建的理解,即生物体修改其受自然选择影响的非生物和生物环境的过程。作者的主要主张是,生态位构建的重要性如此之大,以至于应该将其视为“继自然选择之后,进化的第二大参与者”,并且“它不仅是进化理论的重要补充”,而且“需要对进化理论进行重新制定”。确实是大胆的主张。的确。

在介绍了概念框架之后,Odling-Smee等人提出了一系列论据来支持这一观点,其中第一个论据是生态位构建存在的实证案例。这里广泛解释的生态位建设无处不在。动物建造巢穴、洞穴和保护箱,从而改变它们所经历的环境,以供进一步适应。一些动物物种,如海狸和蚯蚓,所造成的变化足以影响许多其他物种所经历的环境。许多植物物种还通过产生有机垃圾来改变他们所经历的环境;影响水文和生物地球化学循环;影响温度、湿度和光照条件;从长远来看,还要确定大气的组成。分解菌和化学自养微生物同样影响生物地球化学转化,而寄生物种可以操纵它们感染的宿主的行为和内部环境。生态位构建的不太明显的例子可能是许多类型的迁移和文化进化,就像物理转化一样,导致生物体的后代经历不同的选择性环境。

在这项广泛的、可访问的调查之后,作者突然改变了重点,探索了两个焦点,频率依赖的群体遗传学。这里的新奇之处在于,一个基因座的选择取决于另一个“生态位构建”基因座的基因频率历史。从广义上讲,一个基因座的基因频率以其自身的动力学影响环境变量,反过来又影响第二个基因座。正如人们所猜测的那样,这些模型显示了一系列潜在的有趣动态,尽管概括和广泛的结论很少。我们猜想本章的目的是要说明环境反馈可能是进化变化的强大和一般推动者,但将理论限制在如此狭隘的模型上,加上非常技术性的解释,可能会失去我们怀疑会坚持下去的少数读者(我们真的需要对单倍体进行重新推导吗?)。

也许意识到了陷入细节困境的危险,争论随后转向证明利基构建的普遍性。作者引用热力学第二定律和麦克斯韦恶魔,带领我们完成了一篇富有挑战性的论文,该论文得出结论,地球上生命的持续存在需要自然选择和生态位构建,从而证明了他们新理论的一些大胆主张是合理的。我们认为它们在技术上是正确的,但我们担心的是,正如这里所定义的,对生态位构建不可避免的证明,并不能保证它会像自然选择理论那样,真正告诉我们关于世界的新的和重要的事件。

本书的其余部分探讨了生态位构建思维对进化生物学、生态学和人类科学的影响,我们认为这是最成功的部分。虽然作者很少提供新的分析和见解,但他们从壁龛建筑的角度对许多问题进行横向审视,往往会为旧问题提供有趣的新角度,并提出新的研究途径,这可能是本书最大的遗产。这方面的一个很好的例子是他们令人信服且及时的论点,即更明确地认识到进化在环境反馈中的作用将有助于统一人口/社区生态学和生态系统科学。

控方的主要论点是,生态位构建很常见,但并不普遍,生态学家和进化论者只要找到有趣的例子,就会发展出适当的理论和概念来理解其后果。例如,生态位构建的一些最明显的例子发生在植物演替中,正如F.E.Clements在近一百年前意识到的那样,早期演替植物经常以允许其他物种取代先驱者的方式改变其环境。有趣的是,严格的克莱门特促进理论,生态位构建先锋拉莱特,让位给了更多元化的继承理论。令人遗憾的是,作者对植物和植物生态学的研究空间如此之小,以至于在这里找到了一些生态位构建的最佳实例,以及研究环境反馈作用的最成熟的概念框架。

生物学家对生态位构建的影响和影响有成熟理论的其他领域包括共同进化理论,其中环境反馈主要是生物反馈,以及道金斯的扩展表型理论。Jones、Lawton和生态系统工程师的同事们提出的观点与这里讨论的一些论点非常接近,并得到了广泛的认可,这些物种对大量物种所经历的非生物环境有着重大影响。

这本书的一个主要优点是,它以一贯有趣的方式揭示了不同生物学背后的共同过程和模式。因此,它的主要贡献不是告诉我们关于大自然如何运作的新事物,而是在一个理论的保护伞下将生态学的许多不同方面联系起来,这可能会在未来带来新的见解。他们实现了他们的宏伟要求吗?时间会证明一切,但我们的观点是他们不会。他们积极地承认,要使他们的项目取得成功,新理论必须通过产生尚未出现的重要的新生物物种来维持下去。然而,正如作者在这里勇敢尝试的那样,生物科学和人文科学跨学科整合的巨大需求使得这本书非常有价值。它的广度和大胆的综合性创造了一个刺激和挑战性的阅读。

脚注

彼得·曼宁(Peter Manning)和查尔斯·戈弗雷(Charles Godfray)在英国阿斯科特伦敦帝国理工学院自然环境资源委员会人口生物学中心(Natural Environment Resource Council Centre for Population Biology,Imperial College London,Ascot,United Kingdom)工作。电子邮件:ku.ca.laipmi@yarfdog.c

书籍已审阅

Odling-Smee FJ、Laland KN、Feldman MW(2003)《生态位构建:进化中被忽视的过程》。普林斯顿(新泽西):普林斯顿大学出版社。468页ISBN(精装本)0-691-04438-4。75.00美元。


文章来自PLOS生物学由以下人员提供多环芳烃