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和文科生聊聊进化论 015 | 养个娃儿不容易


导读

大自然慷慨又残忍,手足之争不仅仅表现在同一胎孩子中,还会表现在现在的孩子与未来的孩子之间……

00


天下有雪,英雄寂寞。

 

古往今来的英雄们大多都有“司马牛之叹”。萧峰郭靖张无忌是独子,杨过胡斐令狐冲是孤儿。“飞雪连天射白鹿,笑书神侠倚碧鸳”,明报记者查良镛记述的十五位侠士,唯红花会总舵主陈家洛曾有同胞兄弟(大梁城小乞儿石破天与那猥琐无能的花花公子石中玉是否一母所生,连他父母都还在等待DNA测试结果,暂且不算)。然而,陈总舵主的兄弟(被人领养后,更名为爱新觉罗弘历,俗名乾隆)全无手足之情孝悌之义,心地卑鄙,手段毒辣,居然背盟弑弟。所幸香香公主血染青砖以命报警,陈家洛与红花会诸侠才得以逃脱陷阱。

 

同类相残的虎纹蛙蝌蚪尚不食弟(见上节《为兄弟两肋插刀》),人道乾隆皇帝连禽(蝌)兽(蚪)都不如。其实这也是冤枉了乾隆,他和禽兽还是差不多的。根据汉密尔顿的“亲缘选择”理论,禽兽界也完全可以发生手足相残、兄弟阋墙的惨剧。

 

01


上节讲了,“亲缘选择”理论指出,“利他行为”必须满足一个条件:亲缘度>牺牲度/收益度。如果接受者的获益(分母)太小,或者实施者的牺牲(分子)太大,再亲的兄弟也不行。

 

在动物界,很多手足相残都发生在争夺父母照顾的过程中。

 

以鸟类为例。很多鸟类的幼雏都需要父母大量的照顾。对父母来说,每一个孩子与他们的亲缘度都是一样的,所以父母要把爱平均到每个孩子身上,对动物来说,所谓的“爱”基本上就是“照顾”,比如喂食所花费的时间和精力等等。可是对每一只幼雏来说,自己和兄弟是不相等的,两个兄弟才等于一个“我”,因为兄弟之间的亲缘度是50%。在风调雨顺的年份,父母带回来的食物多,那我可能不在乎与兄弟分享,但是如果遇到饥馑(注:指因为粮食歉收等引起的食物严重缺乏的状况),那就会有萧墙之祸。


竞争是从破蛋而出那一刻开始的


黑鹰就是个典型的例子。一窝黑鹰蛋里,总会有一只比其他几只早孵化几天。这只大哥(或大姐)会攻击弟弟与妹妹,而且会毫无例外地将它们杀死。这是因为黑鹰的父母只有能力照顾一只雏鸟。如果有一组“利他基因”让老大放小弟一马,那很可能的结果就是老大和小弟一起饿死,所以这种“利他基因”在黑鹰族群里不能保存下来。

 

那么就有人问了:“既然黑鹰父母只能照顾一个孩子,那为什么还要生好几只蛋呢?这不是很浪费能量吗?”

 

问得好。我课堂上也这么问学生。

 

答案很简单:为了“上保险”。因为,只生一颗蛋无法保证一定能孵出雏鸟。这是一种进化出来的策略,在生物界有很多这种看上去多余浪费的现象。

 


02


手足之争不仅仅表现在同一窝幼崽中,而且还会表现在现在的孩子与未来的孩子之间。未来的孩子还没有出生,你怎么和它争?所以这种竞争会表现在现在的孩子和父母之间,因为父母等于是未来孩子的代言人。

 

20世纪70年代哈佛大学的进化生物学家最先从理论上提出这个可能性,理论的大意是这样的(我简化了以后,还是比较烧脑啊):

 

每一个孩子都是衡量父母进化适应度的标尺(前面讲过无数次了,后代数量是进化唯一重要的东西),所以每一个孩子都是父母的宝贵财产。婴幼儿需要父母的照顾才能生存,父母照顾婴儿等于是给自己打理财产,也就是投资(这个养过娃儿的都理解)。在生命之初,每一份照顾(投资),父母都会有很大的获益,比如提高孩子存活的可能性、身体的健康等等。毋庸置疑,父母获益,孩子自己也同样获益。

 

照顾孩子也是一种投资


但是,随着孩子渐渐长大,同样的一份投资所带来的获益逐渐减少,因为孩子不需要那么多照顾也能活得不错了。我们可以随便假设一下,孩子在一个月大的时候,一份投资可以给它和它的父母带来10份获益,到了两个月,同样的一份投资所能带来的获益就降到了9份,到了三个月降到6份,第四个月降到3份……

 

可以想见,如果能量和时间不花在照顾现在这个孩子身上,就可以花在生育下一个孩子上。换言之,因为要照顾你(把钱投资到A公司),我就没时间没能量生你弟弟(没有投资到B公司)。我们现在假设,对父母来说,每一份投资在未来潜在孩子身上能够有6份获益。(未来还没到手的财产总是不如已经在手里的值钱,所以,我们假设第一个孩子刚出生时的获益值是10,而未来潜在孩子的获益值是6)。那么我问你,从理论上来说,父母应该在第一个孩子多大年龄时,停止对其的照顾,而把这些能量转移到生养二胎上?

 


全中国人都知道答案:国家政策放宽的时候(确切地说是2015年10月29日十八届五中全会之后)。

 

好吧,搞笑太无聊,答案是:在第一个孩子三个月大的时候。

 

按照刚才的假设,第一胎三个月大的时候,每份投资父母能收益6份,在这之后就少于6份,而在二胎身上能够获益6份,所以那父母就应该把钱从A公司(第一胎)撤出来,转而投资B公司(第二胎)。换言之,在三个月大的时候,父母的每份投资在第一胎得到6份收益,但是会损失6份来自未来第二胎的收益,收益和损失是平衡的。过了这个时间点,如果还要照顾第一胎,那就得不偿失了。(当然,动物的父母是不会做数学的,它们的行为完全是基因的作用。)

 

现在重点来了。对父母来说,手心手背都是肉(因为两个孩子与父母的亲缘度是一样的),所以第一胎和第二胎带给父母的获益都是一样的。但是,对第一个孩子来说,两个兄弟姐妹才等于一个自己(因为兄弟姐妹之间的亲缘度是50%)。所以,我兄弟的每一份获益,对我来说只有一半的价值。我可以为两个兄弟牺牲,但是只为一个牺牲那可划不来。

 

那么问题又来了,对第一个孩子来说,它希望父母什么时候减少对它的照顾?

 


答案是,四个月的时候。

 

如果我在三个月的时候就放弃父母对我的照顾,我的损失是6份。我父母可以多生一个二胎,二胎和我父母都获益6份。但是别忘了,两个兄弟才等于一个我,所以父母兄弟的获益对我来说只有50%,也就是3份。损失6份,获得3份,这个显然划不来。

 

然而,到四个月之后,根据我们上面的假设值,每份投资在我身上的获益少于3份。如果我还抢父母的照顾,我就会失去一个兄弟,也就是说会有3份损失,获益少于损失,那显然也划不来。所以到了四个月,我就应该(基因就会起作用)主动放弃被照顾。

 

这就是著名的“父母-后代冲突”理论,父母要提前结束照顾,但是孩子要延后。

 

03


这个“父母-后代冲突”理论提出之后,得到了大量来自鸟类、哺乳动物、社会性昆虫的数据支持。在灵长类动物里,这种现象尤其明显。

 

举个恒河猴的例子。当小猴子刚刚出生的时候,母亲会主动接近婴猴,主动喂奶。而当婴猴长到三个月左右的时候,就变成小猴子主动了,婴猴主动接近母亲的次数要远高于母猴主动接近婴猴的次数。很多母猴会拒绝喂奶,甚至拒绝与婴猴的身体接触,而婴猴会撒娇耍赖。重要的是,数据表明,如果母亲的拒绝率高,那它在下一个发情期的怀孕可能性就高,这意思就是可以生育得更多。

 

狒狒


在黑猩猩和狒狒群落里,也经常能观察到婴儿黏母亲但是母亲拒绝亲密接触的现象。有意思的是,母亲的拒绝似乎对孩子的成熟是有好处的。如果母亲不拒绝,小狒狒以后会成为“巨婴”,年纪很大了还吃奶,还骑在母亲身上。慈母多败儿,诚不我欺也。

 

在人类身上,这种“父母-后代冲突”也很常见(这个……孩子和父母顶嘴发脾气不算啊)。孩子的基因决定他们要最大限度地攫取母亲的照顾,这种现象在胎儿期间就开始了,比如,胎儿可以通过某些荷尔蒙降低母亲对胰岛素的敏感性。这是个什么后果呢?

 


糖尿病患者都知道,胰岛素帮助我们的细胞吸收糖分。如果母亲对胰岛素的敏感性降低了,她血液里的糖分就不会被她的细胞利用。这对胎儿是有好处的,他/她会得到更多的糖分(糖是能量的主要来源)。但是,对母亲来说,这就会造成孕期高血糖,对母亲身体是有害的(读到这儿,你还不赶紧回家看望看望令慈她老人家)。


04

 

养个娃儿真是不容易啊!

 

西谚有云,养个娃儿是全村人的事情。美国大统领特朗普上个月刚刚颁布的税改草案重要一条就是,如果你有17岁以下的娃,每养一个,国家每年给你1500美金的退税,养娃不容易,国家帮你养。

 

白额蜂虎鸟


人养娃儿要大伙儿帮着养,生活在非洲的白额蜂虎鸟养娃儿更需要大家的帮助。这种鸟在岩土壁上筑窝,以蜂类为食,养个娃儿要面临两个巨大的考验。

 

第一个考验,北上广深一线城市的年轻人都体验过:买房。蜂虎鸟在岩土壁上建个窝很艰难。哈佛大学生物学家、社会生物学奠基人、当今世界上进化论学界的泰山北斗爱德华威尔逊2010年在世界顶尖刊物《自然》上发表了一篇著名文章。他老人家提出,“建巢”是社会性动物(比如蚂蚁、黄蜂、鼹鼠等等)团结在一起的最大动力之一,而动物社会性的进化也很可能是从这里起源的——一对夫妻很难建造巢穴,所以大家住在一起互相帮着盖房子(你买房有没有向你父母借首付?)。

 


第二个考验,很多不住在北上广深的年轻人可能也体验过:赚奶粉钱。蜂虎鸟幼儿食量很大,父母必须不断地出去找食物才能满足孩子的需求。父母双职工,孩子丢在家里谁管?X程亲子幼儿园吗?蜂虎鸟保卫巢穴不受蛇类等动物的侵犯不是闹着玩的。

 

由于这些原因,人们认为白额蜂虎鸟属于“繁育成功率极为受限”的物种。在这种情况下,蜂虎鸟进化出了一种典型的“亲缘选择”的策略:很多年轻的个体放弃了自己的繁殖机会,省下能量和时间去帮助别人养育后代。

 

我又要话痨了:进化最重要的是什么?后代的数量。所以,除了自己的性命,最高级别的牺牲就是放弃生育。那么别人(“利他行为”的接受者)的获益当然就是繁殖的成功率了。

 

但是这个利他行为是受到汉密尔顿原则的限制的。也就是说,鸟儿牺牲自己,不是去帮助陌生的吃瓜群众,而是帮助自己的血缘亲戚。数据显示,帮人的鸟和被帮的鸟之间的平均亲缘度是33%(比表兄弟、同父异母兄弟、祖孙之间的25%还要高),而且94%的鸟帮的都是最亲近的亲属。

 


那么接受者呢?一对没有获得帮助的夫妻,它们的后代平均只有0.51只能活下来(不到一只啊!)。但是,如果有一只无私的鸟儿加入它们的家庭,帮着养孩子,雏鸟的成活率就能达到一只。如果有三只无私的鸟加入,就能达到1.4只,如果有五只鸟加入,成活率基本能达到三到四只——巨大的获益度!

 

诸位看官,小弟不是讲知识点,而是坐而论道啊。今儿这个道是什么呢?

 

两点。

 

第一,重复上一节讲过的“亲缘选择”的精义:无私者自己没有孩子,但是它帮助它的亲戚提升繁育的成功率,而它亲戚的娃娃与它以一定的可能性共享基因(所谓的亲缘度)。所以,它的这个“无私”基因就能够以一定的可能性流传下来。也就是说这种无私行为能够进化,而没有被淘汰。

 

第二,无私行为要满足这个条件:亲缘度>牺牲度/收益度。如果牺牲太大,获益太小,或者不够亲,都不行。这里面环境因素就起作用了,如果蜂虎鸟的环境不是如此险恶,繁殖的成功率不是如此受限,如果大多数鸟儿都有机会繁殖成功,那么相对而言,无私放弃自己生育机会的鸟儿就牺牲得太大了,而接受帮助者的获益也就变得很小,因为它没有帮助也可以养娃儿啊。在这种情况下,这种“利他行为”就很难流传。

 

换句话说,在艰难的环境里,我繁育的成功率本来就很小,如果我放弃自己的机会去帮助别人,那么我的牺牲本来也不是特别大(通俗的讲就是“顺水人情”而已),而它接受了我的帮助,获益就会很大(而它的娃儿又有可能带有我的基因),所以这种环境就容易进化出“利他行为”来。所谓“多难兴邦”是也。

 

总之,这种无私的行为在富足的环境里是锦上添花,而在艰苦的环境里则是雪中送炭。要不然陶朱公范蠡怎么会说“共患难易,共富贵难”呢。

 


基于和蜂虎鸟同样的道理,芝加哥大学进化生物学家威廉姆斯在20世纪提出了一个“祖母假说”来解释人类妇女为什么会停经。停经就是不生育了。很多动物,尤其是很多昆虫,如果不生育了,那就是生命走到尽头了。但是人类的妇女停经后,还会很好地生活几十年。自然选择怎么能允许这种事情发生?(我反复说了一百零一万遍了,生育是进化第一要务。如果一个基因使你不生育,那在下一代里携带这种基因的人就没有了,这基因也就被淘汰了。)

 

“祖母假说”认为,年老的妇女生育的孩子身体质量差,以后的存活率低。我们假设有这样一个(或一组)基因,这种基因让老年妇女放弃自己的生育(本来质量就不高),而省下时间和能量去帮助自己的孩子生育第三代,那第三代的成活率相对来说就会高。如果第三代数量多,那这种“令妇女停经”的基因就会流传下去,自然选择就青睐这种基因。(你上次生孩子的时候,你妈有没有过来帮你带?)

 

看到这里,有人要怒斥了:岂有此理,男人怎么不帮着照顾孙子?这个问题已经在前面性选择里面讲了,请参阅《男女有别》。

 

还有人问了,难道动物真的这么自私,只帮助亲戚,不帮助没有血缘关系的?这倒也不尽然,在有些情况下,无亲缘关系的个体之间也可以表现出无私行为来。小弟下面两节就讲讲这个事儿。敬请关注下集《威逼和利诱》

【注:图片来自网络,如有侵权请告知删除。】

「 复眼视界 」不着边际的妄想者家园,致力于做「常识的追随者」和时代的「少数派」。这是一个泛科普、幻想类自媒体,面向学生、知识分子群体;有着一定常识储备的人群;希望在人文、科学素养上获取新知的受众;以及对这个世界抱有好奇心的你。


木小衲的回复时间

这期有些空间与老朋友们多聊几句。

 

@11111111说道:“之所以说木大‘寂寞空虚冷’,主要是基于木大对理科生表示读不懂的一大段解释。 ‘寂寞’之一:这儿的理科生讨论的主动性,真的不如文科生,要批评一下。 文科生拼了老命,勉强争取谈笑风生;理科生稍用点心,就可以高谈阔论。 比如文科生谈到道金斯,只能谈及他提出‘模因(Memes)’概念的里程碑意义,模因论 (memetics)已成为语言学、文化学支柱性分析方法。文科生谈到‘山寨版进化论’的罪恶,会提到美国1920年代‘巴克诉贝尔案’,优生绝育运动……但这些,都是学问的外围好不好! 身为有自知之明的文科生,我们能做的,就是‘俯身倾耳以请’。真正能搬个椅子坐下来,和木大论论道的,终归只能是理科生。比如说爱德华威尔逊怎么被某女士‘醍醐灌顶’的,我们文科生没法乱插嘴。 好吧,够资格的理科生,既不敢撩,又不肯聊,你说木大寂寞不寂寞。”

 

木小衲:哈哈,你目光如炬。这里理科生讨论的主动性确实不强(除了@野菅网友,呵呵),是个遗憾。这可能与我们起的这个标题有关。可以考虑改一个更普适的名字。不过你老兄似乎也是妄自菲薄了。我觉得,文科生不及专业人士的地方可能只是些技术性的细节。除非我们在这里讨论实验步骤、统计方法、数学推导、参考文献,否则的话,非专业人士,尤其是文科生,对进化论这些问题的理解绝对不会低于专业人士。

 

正如我俩都同意的,这个东西是天道,浸润于日常生活中的万事万物,现代科学只不过用更形式化更统一的语言把这个道重新表述出来而已,道还是道。只要有思考能力,人人都可以有自己的理解,而我觉得文科生的思考能力与理科生没有差别。在某些方面,非专业人士可能还要胜出,因为专业人士有个“不知身在此山中”,见树不见林的可能性。

 

进化论与社会文化的关系,就更是文科生思考的课题。我不知道有多少生物专业的学生听说过“巴克诉贝尔案”,优生绝育运动,波士顿倾水事件。中国学生我不清楚,美国学生里,我教过的,不超过0.1%。去年我邀请华盛顿大学生物学史和生物哲学教授来做报告,话题包括优生学和机械观,底下的学生昏昏然不知所云,也没有兴趣。所以,小弟这个系列其实也是想给理科生、包括生物专业的,讲一点点人文,开阔一下思路。

 

文化的寂寞,这个肯定是有的,你老兄一针见血,一语中的,哈哈。不过,能够游离在两个文化圈之间,又不陷入其中一个,寂寞有时候也是可以享受的。

 

那篇英文写作的博文(居然能被你老兄翻出来!)是小弟博客里最无聊的一篇,但偏偏又似乎是流传最广、阅读人数最高的一篇,谬种流传,贻笑方家。这个“学术中国”转载它,也不知道和我联系过没有,似乎有吧,我不记得了,谢谢他们的(还有你的)抬爱了。我写论文的时候,确实尽量言简意赅,但是写博文,就变成话篓子了,呵呵。

 

@物理天平 说道:“怎么解释那些主动要求灭十族的。”

 

木小衲:嗯,我个人认为,王老师所说的这种方孝孺现象可能就属于我所说的“进化论解释不了的”,是人类特有的,与“兽性”无关的行为。当然,很多人说,这种无私行为对整个族群有利,所以就可以进化。这个问题我没有专门研究过,但是听上去有道理的假说不一定能通过数据检验。

 

我个人的想法是:人类文明的时间也许不够长,所以这种现象可能不是通过选择产生的。比如,孟子的不能淫不能移不能屈是在2000多年前说的。在他之前,到底有多少部落之间的争斗(选择压力够不够大),有多少部落能够因为个体的无私行为被保全下来,这种选择压力能够持续多少代(时间够不够长),都需要具体的数据来说话。更重要的是,这种行为有没有基因控制?能不能找到一组基因对这种行为负责?如果不能,这种行为就没有生物学基础,也就是说,不是通过选择进化产生的。

 

有人会说这是“觅母”,文化基因。这种行为在族群中被赞颂,传扬,所以能够进化。这个我是同意的。但是我不是很理解的是:为什么人们会效仿被赞颂的行为。古尔德说小孩子从小就知道这种行为是英雄,所以会效仿。我的问题是:那又怎么样?为什么他是英雄我就要效仿?这种效仿行为的生物学基础又是什么?满足虚荣心?为什么虚荣心比生命重要?这个心理的生物学基础又是什么?如果没有生物学基础(进化论解释不了),那么这些行为是从哪里来的?我知道王老师有答案,呵呵。我也同意你的答案。我估计道金斯也有答案,等我好好看看他的书里,我们再系统地聊一聊。

 

@xiao.wang 说道:“现在已经开始期待下一个系列了:‘下个系列一定要批一批这种机械观加还原论。’机械观加还原论可是现代科学的基础啊,拥趸无数啊,看你咋批�”

 

木小衲:哈哈,大谢支持!还原论拥趸无数,是因为教育宣传的问题。这个东西批起来不是特别困难,因为有无数事实支持,不仅仅是哲学思辨。我在这个系列的第三部分就会涉及到一点点。敬请关注《张无忌反元与养鸡》,希望有负反馈批评意见。

 

@野菅 说道:“说起来最近有个研究,发现两个基因影响性取向。利他行为也是同性恋基因得以流传的假说之一。此外,之前的研究认为在x染色体上有段区域也会影响性取向,携带此区域的女性有更强的生育能力,这也是假说之一。最近的研究则是发现13.14号染色体部分区域在男同性恋和男异性恋中有差异。不过科学家认为性取向不同除了遗传学,还有就是环境的影响。”

 

木小衲:首先感谢你一如既往的关注与鼓励。上次空间有限,没机会表达对你写科普计划的支持。以科研养科普是个很好的方式。我认识中科院动物所的一位博士生,经常出野外,这几年来已经在亲身经历、亲身观察的基础上写了五六本科普书籍了,有一本还获了全国大奖。预祝你也成功。

 

另外,刚才我在上面与8-1网友讨论文科理科非专业专业人士的问题,也要请教一下你,看看我说的有没有道理。请直言不讳。我一向喜欢负反馈多于正反馈。

 

关于同性恋的问题,呵呵,你提前把我这一节(《养娃不容易》)要说的话说了。我不清楚你说的那几个基因的具体细节(谢谢提供资讯),但是前几年就有报道说女同性恋(男同没有这个现象)的兄弟姐妹的孩子比女直的要多,他们的解释正如你所说。另外北大饶毅教授在果蝇身上似乎也有过你所说的这种发现,只不过我没有持续关注。再次感谢资讯。


《想世间造物搬兴废》

——和文科生聊聊进化论

什么是进化论?进化论的研究,现在到了什么阶段?进化论就是「丛林法则」吗?进化论如何指引我们的当下生活? 上穷碧落下黄泉,动手动脚找东西,生物学专家木小衲,一个被生物学耽误的杂文作家,通过最轻松的笔触,与我们一起,拨云见日、点指迷津。

木小衲生物学专家,美国密苏里科技大学生物系副教授,书香门第,家学渊源,文理通吃,中西合璧。于《科学》(Science)、《美国科学院院刊》(PNAS)、《英国皇家科学院院刊》(PRSB)等国际学术期刊以第一作者身份发表论文近二十篇,在美国国家自然基金等十余份国际期刊任评审专家。

自2011年起,于密苏里科技大学生物系任职,研究方向为衰老生物学和社会性昆虫的生理和进化。课程包括:进化论、衰老生物学、进化论医学,人体生理学和生物数学建模。


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