城市如何成为主要的进化力量 - 彭博社

快速发展给有翼生物带来了意想不到的后果。感谢杰森·门希-南和马克·约翰逊从历史上看，进化论最有说服力的案例来自于那些基本上未被人类触及的自然世界。毕竟，正是在厄瓜多尔海岸的孤立加拉帕戈斯群岛上，雀鸟及其多种不同的喙帮助塑造了查尔斯·达尔文在19世纪的著名理论。

然而，即使在那个时候，进化的证据也可以在繁忙且快速发展的城市中找到。看看斑点蛾就知道了。它们的白黑相间的翅膀曾帮助它们与颜色相似的树木融为一体。但随着工业革命使这些树木覆盖上了烟尘，拥有全黑翅膀（基因突变）的蛾子存活下来并传递了它们的基因。这些蛾子最终在英格兰的某些地方进化成全黑色。

彭博社城市实验室阿根廷毒品贩运热点谋杀案骤降在一个年轻人的城市里，市长的标志性政策是学校午餐机器人出租车对公共交通毫无帮助繁荣的剑桥揭示了英格兰日益扩大的财富差距快进到今天，当人类人口激增，越来越多的人找到通往城市的道路。城市居民目前占全球人口的一半，到2050年，预计将有另外25亿人迁入城市。现有的城市将 扩展，新的城市甚至可能会出现。“城市地区覆盖了地球陆地表面的约3%，这个数字还在继续上升，”多伦多密西沙加大学城市环境中心主任马克·约翰逊说。虽然研究人员尚未完全理解城市化如何影响城市及周边地区生命的进化，但已有数百项研究探讨了这个问题。

地图显示了城市演化研究的城市。标记为蓝色的城市代表共生物种——那些已经进化为与人类共同生活的物种。感谢杰森·穆希-南和马克·约翰逊在他们最新的 论文中，周四发表在期刊 科学上，约翰逊和他的同事杰森·穆希-南，纽约市福特汉姆大学的进化生物学家，回顾了近200项研究，其中大多数来自过去五年。“我们发现，[城市发展]经常影响进化，往往非常迅速，”约翰逊说。并且带来了意想不到的后果。

因此，约翰逊补充道，“城市化是有史以来最大规模的进化研究，它实际上就坐落在我们的后院。”

CityLab与研究人员讨论了城市化最显著的后果，这对生活在我们身边的生物意味着什么，以及最终这些影响如何回到人类身上。

你们的研究开始时谈到这个趋同城市的概念。你能解释一下这是什么意思吗？

**约翰逊：**如果你去北京、纽约市或洛杉矶，你会看到某些特征——更多的不透水表面、增加的光线和噪音，以及[城市内部的温度]比外部更高。对于某些变量，世界不同地方的两个城市可能比它们附近的更自然环境更相似。它们可以导致完全独特的生态系统，从而导致某些城市形式的自然选择适应。

一些最好的例子来自依赖于我们人类的物种。有两种基本情况：一种是有机体最初进化为适应人类环境，然后被传播开来。还有一些有机体似乎在这些城市中独立进化出相同类型的特征和基因变化。在工业革命之前，欧洲的黑鸟主要是一种森林物种——但现在当你走遍欧洲时，你会发现它们在城市环境中随处可见。基因数据表明，这些入侵事件发生过多次且是独立的，并且许多行为特征的进化——例如，变得对人类的存在更加熟悉和不那么警惕——也在不同环境中平行发生但趋同。

这与害虫有什么关系？

**Munshi-South：**有一组物种被称为共生物种，它们随着我们变得更加社会化并定居在更密集的农业村庄和城镇中而进化。它们与我们一起传播到世界各地，因此基本上每个主要城市都会有老鼠、家鼠、鸽子、床虫和德国蟑螂。它们正经历一波波的进化压力：如果你看看在北美对蟑螂使用的杀虫剂类型，几个种群已经进化出避免它们的能力。

**Johnson：**理解城市的发展和人类活动如何影响这些害虫的进化——无论是适应性还是非适应性——对人类福祉和疾病传播都很重要。例如，床虫在过去二十年中重新出现，因为它们迅速适应了人类的迫害。杀虫剂的使用最初导致种群下降，但另一个效果是它对这些种群施加了非常强的自然选择，因此如果有任何突变使它们能够抵抗这种杀虫剂，具有该突变的个体会传播更多的基因拷贝。

我们是否以错误的方式接近害虫管理？

Munshi-South: 当前害虫管理实践中的部分差距与不理解种群在空间和时间上的结构有关。几条城市街区内的老鼠是否都是一种进化单位，还是更大？你必须处理整个单位，因为仍然有相关的老鼠，可能会继续补充当地种群。

有一些关于利用进化生物学和生物技术的想法，如果不能击败害虫，至少可以对其造成严重打击。[这些包括]工程化遗传元素，可以释放到种群中，从而对繁殖产生负面影响。这些想法已经在非常有限的蚊子身上尝试过，在接下来的15到20年中，你将开始看到这些想法应用于其他害虫。我们并不提倡这种策略。这些想法可以被追求，但需要对环境安全性和意外后果进行适当验证。

该图显示了城市周围的乡村到城市的梯度，以及可以隔离同种群体的障碍。由Jason Munshi-South和Marc Johnson提供那么那些不是害虫的生物呢？城市化的一个更常见的进化影响是什么？

Munshi-South: 我们在谈论城市内种群的遗传分化和遗传变异的丧失。我的研究主要关注占据纽约市公园的动物，我们将其视为岛屿。原生的白脚鼠可以在这些公园中剩余的小森林中繁衍生息，但它们很难离开。因此，随着时间的推移，它们在单个公园内的种群变得孤立，并且在代际之间慢慢积累差异。你可以检测到这些种群正在与其他公园的种群变得不同，所以如果你给我一只来自任何公园的老鼠，我可能可以把它带回实验室，并使用一小组遗传标记告诉你它来自哪里。

我们应该担心吗？不一定。物种可能在这些公园中维持着良好的种群数量。但也有可能它们随着时间的推移失去变异性并变得近亲繁殖。然后你可能会担心这些种群可能不会持续很长时间。白脚鼠似乎不是这种情况，但我们研究了在纽约市一条高速公路旁的几座岩石山坡上孤立的蝾螈，它们几乎没有遗传变异。给足够的时间，它们可能无法抵御通过种群传播的疾病或水质变化。

“这对科学家和政策制定者来说都是一个警钟，我们对我们的城市如何影响周围生命知之甚少。”关于斑点蛾的一个有趣的事情是，其中一些最终恢复了它们的原始颜色。我们能否逆转城市化对进化的某些影响，我们应该这样做吗？

**Munshi-South：**在斑点蛾的例子中，选择压力逆转是因为随着时间的推移，人们要求更清洁的空气和更好的污染管理方法。在这样的例子中，如果我们试图逆转进化，我们可能是在为自己和我们的城市谋福利。生活在北美东部的杀鱼，已经在同一个基因中进化出完全相同的突变，以避免来自PCB的损害，这是一种在几条水道中发现的污染物，对内分泌系统有很强的干扰作用。但如果我们能够减少或控制这些水道中的PCB污染，对更广泛的环境和人类来说几乎肯定是有益的。那个物种能够适应，但还有其他物种无法做到。

其他研究人员、城市规划者甚至政策制定者应该得到的主要启示是什么？

**约翰逊：**这对科学家和政策制定者来说都是一个警钟，我们对城市如何影响我们周围的生命，尤其是生命的演化知之甚少。有迹象表明，这种演化在某些本土物种及其生态系统层面的影响方面可能会产生积极的后果。例如，我们发现白三叶草正在适应并在城市环境中生存。这一点很重要，因为白三叶草是城市环境中最重要的蜜源，提供了蜜蜂在这些环境中使用的三分之二的蜜。

与此同时，害虫生物也可以适应城市化。如果我们能够利用对进化生物学的理解来设计更好、更有效的控制这些物种的方法，那将是双赢的局面。

**穆恩希-南：**科学家们过去尽量避免人类影响的旧范式已经发生了变化，我们将看到更多的进化生物学家将城市视为一个主要的进化力量。