紅皇后假說

Red Queen hypothesis是由美國芝加哥大學進化生物學家范瓦倫（L. van Valen）於1973年根據《愛麗絲鏡中奇遇記》的故事提出的假說。自然選擇只導致生物當前的適應，進化功能則是潛在的適應或對未來的適應能力。目前有兩種假說可以或多或少地解釋具有進化功能的遺傳結構的進化，即紅皇后假說（The Red Queen Hypothesis）和物種選擇說（Species Selection）。

基本介紹

• 中文名：紅皇后假說
• 外文名：The Red Queen hypothesis
• 性質：科學,生物學，社會學
• 類別：社會現象
• 理論1：自然選擇只導致生物當前的適應
• 理論2：進化功能是潛在的適應能力

理論

生態上密切相關的物種的相互關聯地進化叫做協進化或協同進化（coevolution）。協同進化的結果是相互適應相互襯托（coadaptation）。物種之間形成非常複雜的相互作用、相互依存的關係。這種關係是除了物理的環境條件之外的另一種重要的外環境。在物理環境條件相對穩定的情況下，物種之間的關係構成驅動進化的選擇壓。一個物種的任何進化改進可能構成對其他相關物種的競爭壓力，所以，即使物理環境不變，種間關係也可能推動進化。

在通常的環境下，物種之間保持著一種動態的平衡。物種間的生態關係的牽製作用使得物種在其生存期間絕滅的風險相對恆定：後代與祖先，新物種與老物種絕滅的機會幾乎是相同的。這就是紅皇后假說所要解釋的現象。一個分類群的對數形式的生存曲線是線性的，絕滅機率是相對恆定的。

自然界中的物種生存狀況就像路易斯·卡洛爾（LewisCarroll）描寫的愛麗絲鏡中奇遇記故事中的紅皇后所言的情景：

“你必須盡力地不停地跑，才能使你保持在原地”。用中國話說就是“逆水行舟，不進則退”。在逆水中要保持在原來的地方，也要不停地盡力地劃。或者更形象地比喻為魚兒在急流中逆水而游，它們盡力地游才能不被水沖走，但要越過淺灘或暗礁，則要跳躍。再舉一個例子，據說獵豹媽媽的家教是這樣的：“孩子，你要是跑不過瞪羚，就會被餓死。”瞪羚媽媽的家教則是：“孩子，你要是跑不過獵豹，就會被吃掉。”獵豹必須抓到瞪羚，否則就會餓死。經過一代又一代的激烈競爭，跑得慢的獵豹餓死了，活下來的都是精銳中的精銳。然而這些最善跑的獵豹，雖然有著每小時接近101公里的速度，柔韌的脊椎、強勁的長腿、釘鞋般的爪子和流線體形，比祖先不知快了多少，獵豹捕到的瞪羚卻不比祖先多。這是因為獵豹遭受考驗的同時，瞪羚也在面臨著同樣的考驗，只有跑得最快的瞪羚才能生存。雖然瞪羚的速度也有很大進步，能甩掉獵豹的瞪羚也沒有增加，箇中道理跟獵豹一樣。獵豹和瞪羚都被拴在紅色皇后的跑步機上。兩方不斷地進化，越跑越快，但它們得到的東西，並沒有跑得慢的祖先多。獵豹沒有殺絕瞪羚，瞪羚也沒有餓死全部的獵豹，雖然它們飛奔如同紅皇后，卻始終留在原地。

過去達爾文的理論認為，物種的進化，是為了適應環境。而“紅皇后假說”的意思，是物種不僅要適應環境，還要適應其他物種。說白了，同樣的環境，一個物種能否最終勝出，關鍵看他能否比其他物種更優秀。

種間關係的牽製作用使得物種要獲得顯著的進化改變相當困難，這是因為在生態系統中物種的進化是相互制約的，物種都在進化。從短期來看，只要跟得上就能生存下去。但從長遠看，一個物種要在生態系統中獲得有利地位就要比別的物種跑得更快。一個物種若具有較大的進化潛力，就等於在進化賽跑中有超常的速度。長遠來看，競爭的勝利者不是看當前的適應，而是看能否獲得超出其他物種的進化能力。競爭的勝利者是那些獲得超出其他物種的進化能力的。當前的適應並不能保證未來的成功，具有大的進化潛力的物種才能獲得長遠的成功。紅皇后假說與物種選擇說結合起來，可以解釋具有進化功能的遺傳結構起源。

來源

在英國作家路易斯·卡洛爾的《愛麗絲鏡中奇遇記》中，紅皇后對愛麗絲答道：“在這個國度中，必須不停地奔跑，才能使你保持在原地。”

進化生物學家利·范·瓦倫於1973年借用紅皇后頗有禪意的回答提出紅皇后假說，恰如其分地描繪了自然界中激烈的生存競爭法則：不進即是倒退，停滯等於滅亡。

片面性

紅皇后假說強調了物種生存環境中的生物學因素，忽略物理環境因素。

現狀

在英國動物學家 M. Ridley 的《Evolution》（Blackwell, 2004）中這樣寫道：

如果物理環境停止了改變，你是否會認為進化也會停止。如果進化決定於物理環境，那答案是肯定的，或許需要一段弛豫時間以完全適應最終的物理環境。但是在“紅皇后的世界”中，協同進化過程就像是有著屬於她自己的生命，即使物理環境停止了改變，進化過程也不會停止。回答這個問題是非常困難的，至今沒有答案。

進展

傳統的進化論強調生物系統適應物理環境的過程，其動力學過程有背後的“勢”函式來控制。而真實的生物進化，是由物理環境和生物環境共同決定。但是，如何考慮複雜的生物環境的影響，一直是傳統進化論中沒有解決的難題。該研究通過引入“流”的概念，揭示和量化了生物相互作用所導致的進化驅動力。在新理論中，進化過程中形成的“勢”與“流”好比是進化驅動力的“陰陽”兩面，類似於量子世界中的波粒二象性，或者是決定電子運動的電場與磁場。該研究發現，同種群或種群間生物個體的相互作用會導致“流”的產生，即使物理環境保持不變，在“流”的驅動下進化可以永無止境。