關於aawang發的蛾子實驗不valid的說法，最新研究不支持他

今天方先生髮的這篇小文，正好用來回應aawang今天的帖子。神跡。

小蛾子如何解決了大問題

                          ·方舟子·

    生物課本在介紹進化論時都會提到，一種蛾子翅膀顏色的變化證明了
自然選擇理論之正確。但是教科書過於簡略的介紹，使學生們沒有領會到，
這同時也是一個理解科學研究是如何進行和深入的絕好例子。

    這種蛾子是樺樹的主要害蟲，因此中文學名叫樺尺蛾，英文則稱之為
「斑點蛾」，這是因為在19世紀中葉之前人們見到的這種蛾，都是淺灰色
的翅膀上散布著一些黑色斑點。1848年，昆蟲學家首次在英國工業城市曼
徹斯特附近採集到了黑色翅膀的樺尺蛾標本。之後，人們採集到的黑蛾標
本越來越多，而且都集中在空氣污染嚴重的工業化地區。到1895年，曼徹
斯特附近的黑蛾所佔的比例激增到接近100％，而在非工業化地區，灰斑
蛾仍然占絕對優勢。

    看來，樺尺蛾翅膀顏色變黑與工業化導致的空氣污染有關，那麼這
種「工業黑化」又是怎麼進化來的呢？在19世紀末20世紀初，許多生
物學家都相信拉馬克主義：後天的環境因素會直接導致生物體產生可以遺
傳下去的變異。因此推測，樺尺蛾的黑化是在污染物的刺激下產生的。有
一位昆蟲學家用沾了煤煙成分的樹葉餵養從非工業化區抓來的樺尺蛾幼蟲，
發現有的變成了黑蛾。這似乎驗證了拉馬克主義的假說。可惜，這個實驗
結果別人重複不出來，而沒法被獨立地重複的結果，是無法獲得承認的。

    另有一些生物學家相信達爾文提出的自然選擇理論。根據這個當時還
未被生物學界普遍接受的學說，黑蛾變異並不是被煤煙成分誘發的，而是
隨機產生的。隨機的基因突變總能產生極少數黑蛾，在非工業化地區，這
些黑蛾將很快被自然選擇淘汰。但是在污染地區，黑化卻有生存優勢，因
此迅速傳播開去。在1920年代，英國大生物學家荷爾登（J.B.S. Haldane,
1892-1964）計算出，這個自然選擇過程要能發生，平均每一代黑蛾和灰斑
蛾後代的生存比例必須是1.5：1。

    但是，黑化究竟有什麼生存優勢呢？不難設想，樺尺蛾翅膀起到了某
種偽裝作用。這種偽裝看上去非常成功，如果背景合適，樺尺蛾用肉眼幾
乎難以發現：每當我向學生們展示照片，指出隱藏在樹榦上的樺尺蛾時，
都會引起一陣驚嘆。在非工業化地區的森林中，樹榦長滿苔蘚，長著灰色
斑點的翅膀的樺尺蛾停在這種樹榦上，不容易被天敵（鳥類）發現，而黑
色翅膀則容易被發現。在工業化地區，樹榦上的苔蘚被黑色的煤煙取代了，
情形恰好相反，灰斑蛾容易被天敵發現，而黑蛾不容易。所以，「工業黑
化」現象可能是由於鳥類不容易發現、捕食停在覆蓋著煤煙的樹榦上的黑
蛾，而灰斑蛾更容易被捕食導致的。

    這個假說聽上去很合理，但是再合理的假說在被檢驗之前也還是假說。
這個假說在1896年就有人提出了，但是直到1950年代，才由英國生物學家
凱特威爾（H.B.D. Kettlewell, 1907-1979）用實驗對它進行了驗證。
他在一個種著樹的鳥舍中釋放了同等數目的灰斑蛾和黑蛾，然後放出鳥，
觀察、記錄它們的捕食情況。結論是：蛾的翅膀的確起到了避免被捕食的
偽裝作用，在同一根樹榦上，顯眼蛾被捕食的幾率高出不顯眼蛾達三倍。

    人為條件下的實驗結果真的能反映自然生態嗎？為了回應這個疑
問，凱特威爾在工業污染嚴重的地區進行野外實驗。他將大量的灰斑蛾和
黑蛾做了標記，然後釋放。由於雌蛾很少飛翔，他只用雄蛾做實驗。一周
后，他用汞汽燈和未交配的雌蛾做為誘餌捕捉雄蛾，連續持續了多個晚上。
重新捕獲的黑蛾的比例，大約是重新捕獲的灰斑蛾的兩倍，凱特威爾認為
那些失蹤的蛾是被鳥類捕食了，這表明在工業污染地區，黑蛾的生存機會
是灰斑蛾的兩倍。這個數字很接近30年前荷爾登的計算結果。

    但是，重新捕獲的黑蛾的比例高於灰斑蛾，也可能是由於其他未知因
素導致的，例如，黑蛾比灰斑蛾更容易被汞汽燈或雌蛾所吸引，灰斑蛾比
黑蛾更愛遷移到外地，由於某種與偽裝無關的因素灰斑蛾在野外的生存能
力較差等等。幾個月後，凱特威爾做了一個對照實驗，排除了所有這些可
能性。他改到未受污染的地區重複實驗，結果與上一次恰恰相反，重新捕
獲的灰斑蛾的比例，大約是重新捕獲的黑蛾的兩倍，也就是說，在未受污
染的地區，灰斑蛾的生存機會是黑蛾的兩倍。兩次實驗結果合起來，雄辯
地證明了影響樺尺蛾野外生存機會的因素，是其翅膀顏色的偽裝能力。后
來，有幾個其他實驗室重複、改進了凱特威爾實驗，都得到了相似的結果。

    不過，凱特威爾實驗並沒有直接觀察到鳥類在野外選擇性地捕食黑蛾
或灰斑蛾，而是間接的推論。劍橋大學遺傳學教授麥克·馬傑魯斯（Michael
Majerus）用了7年時間彌補這一不足。7年來，他每天天不亮就起床，花
上幾個小時用望遠鏡觀察、記錄鳥類在他家的花園捕食樺尺蛾的情況。他
觀察到，由於劍橋沒有被污染，黑蛾的確比灰斑蛾更容易被鳥類捕食。他
的結論是：鳥類有選擇的捕食是2001年到2007年間劍橋的黑蛾頻率下降的
一個主要因素。

    在眾多生物學家的努力下，用科學方法（觀察－假說－驗證），讓這
種不起眼的小蛾子清楚地證明了自然選擇這一偉大學說的正確。

阿旺說說，是不是你的神讓你正好今天發的那個蛾子帖？這些肯定是神安排好了的。