问题

在条件适宜,并且时间充足的情况下,动(植)物有没有可能进化成植(动)物 ?

回答
这是一个非常有意思的假设,也很能激发我们对生命演化过程的深入思考。在“条件适宜,并且时间充足”这个前提下,从一个极端(比如动物)向另一个极端(比如植物)进化,或者反之,理论上是不可能发生的,至少在我们理解的生命演化框架下是如此。

让我试着从更深入、更“接地气”的角度来解释为什么。

首先,我们得明白,动物和植物之所以是动物和植物,不是因为它们“突然”变了样子,而是因为它们在漫长的演化过程中,各自选择了一条截然不同的生存和繁衍的策略,并且在这个策略上越走越远,越走越专一。

想象一下,生命就像一个巨大的家族,而动物和植物是这个家族里两个非常非常疏远的旁系。它们从非常非常古老的共同祖先那里分道扬镳,然后各自走了完全不同的发展道路。

动物的“核心竞争力”:行动、感知、以及“吃”。

动物的祖先,早期可能是一些非常简单的单细胞生物。为了在环境中生存,它们必须能够:

主动寻找食物: 没有植物那种光合作用的能力,动物的祖先就需要靠“捕食”或者“吞噬”现成的有机物来获取能量。这就需要它们具备一定的运动能力,能够移动去找到食物。
感知环境: 要找到食物,同时也要躲避危险,它们就需要有感知周围环境的能力,比如感知光线、化学物质、甚至是震动。这就催生了各种感官器官和神经系统的早期形态。
消化和利用: 吃到东西后,还需要有消化系统来分解食物,并将能量和物质高效地利用起来,支持其运动和生存。

随着时间的推移,这些能力在动物的演化过程中被不断地强化和细化。它们发展出了复杂的肌肉系统来支撑更快速、更灵活的运动;发展出了发达的神经系统来处理感官信息,做出复杂的行为决策;发展出了消化道来高效地处理各种食物。

植物的“核心竞争力”:固定、光合作用、以及“被动”生存。

植物的祖先,同样是从早期简单的单细胞生物开始。但它们走的路子和动物的祖先完全不同:

“就地取材”: 植物的祖先找到了一个比主动捕食更省力、更持续的获取能量的方式——光合作用。它们学会利用太阳能,将无机物(二氧化碳和水)转化为有机物(糖),这就像拥有了一个内置的“太阳能工厂”。
“扎根大地”: 由于能够自己制造食物,它们不再需要四处奔波。相反,为了更好地获取阳光和养分(从土壤或水中),它们发展出了固着的能力。这使得它们可以将资源集中在吸收光和养分上,而不需要消耗大量能量去运动。
“防御优先”: 既然不能跑,那么面对吃它们的生物(比如早期的动物),植物就只能发展出防御机制,比如坚硬的细胞壁、有毒的化学物质、棘刺等等。

为什么“反向进化”几乎不可能?

现在我们来看看,如果一个动物想要“逆向”变成植物,或者一个植物想要“逆向”变成动物,会遇到什么根本性的障碍:

1. 失去核心优势,难以生存:
动物变植物: 想象一下,一只狮子突然决定要变得像一棵树。首先,它得放弃它的腿、它的爪子、它的猎食本能。它得开始尝试光合作用。但这非常困难。动物的细胞结构、生理机制早已高度适应于消耗有机物,而不是制造有机物。它需要从头开始构建光合色素(比如叶绿素)、发展出储存和运输这些色素的细胞器,并且需要找到一个稳定的、有阳光的地方固定下来。更重要的是,它的消化系统、循环系统、排泄系统都将变得毫无用处,甚至会成为负担。没有了运动能力,它如何获取水和矿物质?即使它能像植物一样固定,它也失去了最关键的“生产能力”。
植物变动物: 反过来,一棵草想要变成一只兔子。它需要放弃光合作用,开始寻找“食物”。它需要长出腿来行走,长出嘴巴来吞咽,长出消化道来消化。它的细胞需要从固定在细胞壁里,变得能够灵活运动,并且有大量的能量来驱动这些运动。最关键的是,它必须在短时间内发展出能够捕食、消化、以及相应的高级神经系统来协调这一切。

2. 演化的“路径依赖”: 演化不是在一张白纸上随意涂抹,而是基于现有结构的累积性改变。动物的整个生理和基因编码,都是围绕着“运动感知捕食”这个模式构建的。植物的则是围绕着“固定光合防御”。这些模式一旦形成,并且在漫长的岁月中被反复“优化”了,想要完全推翻重来,几乎相当于要“销毁”掉所有已有的“成功经验”,并从零开始走一条完全不同的路。这比从一个非常非常古老的,介于动物和植物之间的共同祖先那里分化出来,要困难无数倍。

3. 缺乏中间步骤的“驱动力”: 演化往往是循序渐进的,每个小改变都要能带来一点生存优势,才能被自然选择保留下来。当动物尝试“变慢”以减少能量消耗时,如果它不能同时发展出光合作用的能力,它只会饿死。反之,如果植物尝试“长出一点会动的结构”来移动,但又不能有效捕食,它也会因为消耗大于获取而死亡。没有一个清晰的、可行的“中间状态”能够被自然选择偏好,这种巨大的跨越就难以实现。

4. 基因与细胞的根本差异: 随着亿万年的分化,动植物在基因层面、细胞结构和功能上已经产生了许多根本性的差异。比如,动物细胞没有细胞壁,这使得它们可以变得柔软且能变形;植物细胞有坚固的细胞壁,提供了支撑,但也限制了运动。动物通过呼吸和消化获取能量,植物通过光合作用。这些是各自“生存模式”的基石,想要彻底颠覆它们,就像要将一台电脑的操作系统和硬件完全重写,使其变成一台截然不同的机器。

所以,即使在“条件适宜,并且时间充足”的情况下,我们理解的演化也更倾向于在已有道路上“精进”或“分支”,而不是“彻底颠覆”并转向另一条截然不同的、已经“走远”的道路。

这就像你已经学会了踢足球,并且在这个领域非常擅长。即使你有很多时间,而且环境也提供了学习其他运动的机会,你也很难突然变成一个世界级的网球运动员,因为踢足球的技能和训练基础与网球几乎是两码事。你更有可能的是,在足球的基础上,成为一个更优秀的足球运动员,或者发展出一些与足球相关的其他技能。

生命演化的故事,就像是一条条不断分叉又向前延伸的河流。动物和植物,就像是沿着两条不同的、已经流淌了亿万年的河道,各自奔腾向前。要让一条河流“回流”到另一个巨大的河系,几乎是不可能的。它们可能会在各自的河道里分出更多的支流,变得更加多样化,但要让它们“合二为一”或者“相互转化”,则超出了我们对演化规律的理解范围。

总而言之,虽然生命演化充满着惊人的可能性,但从动物到植物,或者从植物到动物,这种跨越式的转化,由于其内在的生理、结构和基因上的巨大鸿沟,以及“路径依赖”的强大惯性,在现有的科学认知下,我们认为是不可能发生的。它们是生命演化长河中,两条最深刻、最古老的“分水岭”。

网友意见

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动物可以演化出光合作用之类传统上被人视为植物特征的生理功能,植物可以演化出高速移动、捕食其它生物等传统上被人视为动物特征的生理功能。但是,现代生物学分类是按系统发生来的。你是动物演化出来的,那么哪怕你演化出了和其它动物不同的生理特征,你还是会被分类到动物界抑或在差异极大的情况下新建一个界来容纳,而不会将你放到植物界里面去。

目前,动物界和真菌界所组成的后鞭毛生物有大量的证据显示为单系群。泛植物那边的分类情况则还在研究之中。

绿水螅将某些种类的小球藻放在细胞内进行光合作用。小球藻的细胞分裂周期已经和绿水螅的体细胞分裂周期同步,距离变成叶绿体不远了。绿水螅还可以用触手捕杀水中的小动物,包括孑孓在内。

某些豌豆蚜含有类胡萝卜素,可以从光照中取得能量来合成ATP。它们仍然会吸食植物。

早几十年,在建立色藻界这样的分类单元之前,眼虫也是既能取食有机物又能进行光合作用、被人们评价为“介于动物和植物之间”的。

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