动物有千奇百怪的形态，但为什么从没出现过长着轮子的动物？无性生殖“省时省力”，但为何代价更高昂的有性生殖才是主流？雄性动物往往有着独特的第二性征，但它们却容易因此而丧命，那这些华丽外表存在的意义是什么？繁殖对种群的延续至关重要，那为何许多动物会提前终止繁殖，甚至主动走上绝路？
以上这些看似奇怪甚至荒谬的现象都是生物界中存在的悖论。从表面上看，这些行为或性状有违逻辑，与个体的初衷背道而驰，但自然选择不仅没有淘汰，甚至还促进了它们的发展。其中的原因何在？
作为生物界的一分子，人的身上也有种种悖论。为什么本该服务于人的细胞会反过来攻击我们，引发癌症？摄入过多的糖会导致严重的健康问题，但人类为什么嗜糖如命？还有双胎、同性恋倾向、左利手等我们熟悉而又难以解释的生物学现象，它们的出现只是概率问题吗？
本书将为读者揭示这些悖论所蕴含的科学知识和目前提出的种种解释。悖论背后的原因往往出人意料，但正因如此，我们才能更好地理解身处的这个世界。

弗雷德里克·托马（Frédéric Thomas），法国进化生物学家，法国国家科学研究中心（CNRS）传染病与媒介、生态 、遗传、进化与控制（MIVEGEC）实验室高级研究员,癌症进化与生态学研究中心（CREEC）共同执行主任，曾获CNRS银奖。

引言 一个充满未解之谜的自然世界
第一章 为什么动物没有长出轮子
第二章 有性生殖意义何在
第三章 雄性动物的花哨外表是为了好看吗
第四章 捕食者一定是好猎手吗
第五章 进化为何没有淘汰癌症
第六章 更年期真的有必要存在吗
第七章 为什么我们会变老
第八章 动物离奇自杀的原因有哪些
第九章 利己一定能获益吗
第十章 双胎的出现只是概率问题吗
第十一章 为什么会有左利手
第十二章 形成同性恋取向的原因是什么
第十三章 负面情绪也会对身体有益
第十四章 安慰剂效应：一种精神胜利
第十五章 什么样的食物会变成毒药
参考文献
致谢

假如一个夏夜，你在乡
间看到一只蚂蚁爬上草尖
并停留在那里，似乎要准
备过夜，你可否意识到这
个场景背后存在两个怪异
之处？第一，你面前的这
只蚂蚁和其他工蚁一样，
不仅不能繁育后代，还会
为了蚁后的生殖而终生奔
波劳碌，这种情况在生物
世界里非常罕见。第二，
这只蚂蚁展现出一种自杀
式行为，因为在一片羊群
专挑嫩叶吃的牧场草地上
，睡在一株草的草尖上无
异于卧倒在一条繁忙的铁
轨之上。
这只蚂蚁的行为就是一
种悖论。从词源来看，“悖
论”一词源自希腊语形容词
paradoxos,意为“与普遍的
观点相反”,表示与人们的期
待、直觉、常识或理论框
架相背离的情况。这一概
念也用于形容明显不符合
逻辑的矛盾或谬论。蛋与
鸡出现的先后顺序就是一
个很典型的例子。面对“先
有鸡还是先有蛋”的问题，
如果我们的回答是“蛋”,根
据逻辑，下一个问题就会
是“谁下了这个蛋”,回答当
然是“鸡”,但这只鸡又必然
是由另一个蛋孵出来的，
我们因此陷入一个自相矛
盾的情况。悖论的本质其
实是谜团，它引人思考，
让我们能更好地理解周围
的世界。
本书专门用来阐述生物
世界里的种种悖论，有些
悖论看似复杂，但只是表
象，个中缘由我们将为你
娓娓道来。例如，雄鹿为
何保留了体积庞大且会妨
碍行动的鹿角，寄生虫又
为何置宿主于死地。而其
他的一些悖论会让你感到
意外，因为它们的矛盾之
处并非显而易见。有性生
殖对科学家来说就是一个
真正的谜，尤其是相比之
下无性生殖显得那么高效
，而矛盾之处在于，只有
少数生物选择了无性生殖
。这也是众多还未被完全
解释清的悖论之一。
得益于科学的进步和知
识的传播，许多曾经是悖
论的现象已不再是谜：遗
传的方式和性状的传递模
式不再神秘，如今已成为
初中阶段的知识内容。并
且与其他生物相比，人类
在染色体数量上也没有优
势：人类的染色体数量与
橄榄树或獾的相当，但比
驴、母牛或母鸡的都少。
人类拥有的基因数少于水
稻的或小鼠的，而且基因
组的大小也无特别之处。
总而言之，自从科学摈弃
了二元论，打破了各种赋
予人类特殊地位却违背科
学的神话后，人类在生物
界的地位似乎平平无奇。
科学的发展带来知识，一
些悖论也迎刃而解。那么
，悖论是否越来越少了？
恰恰相反，新的悖论在不
断出现。举个例子：还是
在脱氧核糖核酸（DNA）
和线粒体被发现之后，才
出现了线粒体DNA的悖论
。在亚细胞结构中发现遗
传性令科学家感到困惑，
但这个新的悖论正是知识
更新迭代的产物：科学产
生悖论，而又不断进步最
终解决悖论。随后的研究
表明，线粒体曾经是一种
简单的细菌，这就解释了
它为什么保留着一些细菌
DNA的残留并具备遗传性
，于是悖论解决了。
不过，在讨论生物世界
的悖论之前，我们先要理
解生命约38亿年前在地球
上出现以来物种进化的方
式。人类对进化机制的了
解其实只有不到200年的时
间，这要归功于英国博物
学家兼古生物学家达尔文
（CharlesDarwin）,他彻底
改变了生物学。虽然拉马
克（Jean-Baptiste de
Lamarck）率先提出了物种
进化的观点，但他提出的
机制并不正确。于是达尔
文提出以自然选择为物种
进化的主要机制。随后的
一些重大的科学发现（遗
传方式、染色体、基因、
DNA等）使达尔文的理论
渐趋完整，而且，众多科
学家的贡献及大量在自然
界和实验室里开展的研究
、测试和实验，让这个理
论变得更加完善。它是目
前能帮助人们理解生物世
界各个方面的最佳理论框
架。自然选择作为这个理
论的支柱，其实很容易理
解，只要满足以下三个条
件，就会出现自然选择：
变异（多个性状得到表达
）、遗传（这些性状可以
传递给子代）,以及可传递
的性状和后代的数量之间
存在联系。
早期提出的例子之一是
桦尺蠖（Biston betularia
）。这是一种夜间活动的
小飞蛾，白天它一动不动
地停在树干上，与树干颜
色相近的灰白色让它几乎
隐形。由于基因突变，种
群内会时不时地出现黑桦
尺蠖，但这种颜色与树干
形成反差，很容易被天敌
发现，因此这些个体的存
活率较低，繁殖得更少，
最终，产生黑色个体的突
变基因经过几代繁殖就逐
渐消失了。整个桦尺蠖种
群仍以灰色个体为主，就
算偶尔出现几只黑桦尺蠖
，也会很快被捕食者消灭
。但在19世纪工业革命期
间，污染导致桦树的树干
变黑，更有利于黑桦尺蠖
伪装，而浅灰色个体反而
更容易被天敌发现。因此
，在这种新环境中，捕食
者的选择提高了黑色变异
体的出现频率。一个世纪
之后，污染减轻，环境再
次发生反转，灰色变异体
重新占据上风。桦尺蠖颜
色的这种变异，无论是灰
色还是黑色，它的本质是
DNA上的基因差异，这种
基因差异是由环境的选择
决定的。
桦尺蠖的颜色是自然选
择引起生物性状变化的一
个例子。类似的例子不胜
枚举，因此物种进化的原
理不再是一个悖论。
一些悖论虽然已经得到
解答，但答案往往只局限
在专业的科学圈子内。因
此，本书的目的之一便

法国科普图书“科学品味奖”得主弗雷德里克·托马的最新作品。
两位法国进化生物学家用进化论解释生命世界中的15个悖论：面对猎物，为何看似处于强势地位的捕食者常常遭遇失败？动物为什么会主动走上绝路，提前终止繁殖，结束自己的生命？为什么我们会有更年期？为什么我们不得不面对衰老？为什么我们身体内的细胞会走向背叛、引发癌症？
如果这些奇怪甚至荒谬的现象没有被自然选择淘汰，它们的存在一定是合理的吗？
这本书将许多现代人看来习以为常的现象从进化生物学的角度进行了具有新意的探讨。

两位法国进化生物学家
以全新的视角、大量生物
进化中出现的真实而貌似
荒唐的案例，讲述了诸多
不可能中的可能及其背后
的原理。相信读者能在阅
读这本书的过程中，从诸
多乍看是悖论的故事里，
感悟到真切而不一样的进
化思想。
——卢宝荣，复旦大学
希德书院院长，生命科学
学院教授
这本书将许多现代人看
来习以为常的现象从进化
生物学的角度进行了具有
新意的探讨。在生物进化
的漫漫长河中，往往会因
地制宜地产生许多“创新”，
而在时过境迁的现在，往
往难以理解。因此，回到
生物进化的当时，带着正
确的进化观点才能理解这
些“自然的悖论”。
——仇子龙，上海交通
大学医学院松江研究院资
深研究员
读到这本《自然的悖论
》，我就想起小时候看的
《动脑筋爷爷》。弗雷德
里克·托马与米歇尔·雷蒙就
是这本书的“动脑筋爷爷”。
他们把很多看似异想天开
，实则理所当然的好玩问
题用进化的针线缝补在一
起。让我们和作者一起戴
上进化的眼镜去观察这个“
合理与荒谬并存的世界”。
——任文伟，生态学博
士，世界自然基金会上海
区项目主任

随手翻开一本生物百科全书，我们可以看到，动物界从蚊子到鲸，从蛇到松鼠，植物界从雏菊到巨杉再到仙人掌，生物的形态可谓多种多样。一些生物会飞，一些生物会游、会挖洞、会爬……可能性似乎无穷无尽。但若仔细想想，还是能找到“真空地带”。例如，没有哪种动物长了轮子，也没有哪条鱼有螺旋桨尾巴，但运用这两种移动方式的人造设备非常高效。又如，龙这种既有四肢又有一双翅膀的脊椎动物从未存在。此外，脊椎动物最多只有两对足，而其他动物则更有创造力，比如节肢动物，其中昆虫有3对足，蜘蛛有4对足，虾甚至有10对足……这么一看，生物的形态特征似乎存在一些限制，某些组合无法同时出现。具体是哪些？
某种性状可能会得到表达，也可能根本不会出现。为了理解为什么，我们有两种研究方式：一种是研究这种特征是“如何”被创造出来的；另一种是探究它“为什么”存在。以斑马的条纹为例，从细胞和分子角度来看，条纹源自颜色应答基因的周期性调节，就像一台针织机交替使用黑色和白色的毛线。这解释了条纹是如何形成的。那这种条纹为什么会存在？答案在生态层面上：条纹对斑马来说是一种优势，它可以干扰舌蝇的视觉系统，使其难以识别猎物，从而令斑马摆脱舌蝇的侵扰，降低斑马被叮咬而患上非洲人类锥虫病的风险。因此，“如何”类的问题需要生物学上非常专业的解释，“为什么”类的问题则需要用到生态学和进化方面的知识。在本书中，“为什么”将引导我们去探索各种悖论。
翼龙的翅膀
龙之所以不存在，首先是体型原因。要想通过振动翅膀起飞，翅膀的面积必须足够大，且与体重相匹配，还要有相应能带动这对翅膀的肌肉组织。体重越重，翅膀越大、肌肉越重，这就相应地减少了身体其他部分的质量。所以鸟的体重有一个上限：体型最大的飞鸟，如大鸨，体重也不超过19千克。超过这个限度，肌肉的供能水平就无法支持振翅起飞。因此，鸵鸟在进化的过程中为了拥有更大的体型而选择了放弃飞行。不过，体型巨大的飞行动物确实存在过，如中生代的翼龙，其中最大的翼龙体重超过200千克。它们采取滑翔飞行的方式，没有了体重的限制，但在风力不够强劲的情况下，就无法振翅起飞。不过，翼龙会借助别的技巧，比如像撑竿跳运动员一样，用后肢推动躯体向前猛冲，再用强大的前肢将自己带到一定的高度后展翅飞翔。但对于科莫多巨蜥。来说，即使有翅膀，它也无法完成这种高难度的“表演”。所以巨龙只存在于神话和传说中。
同样地，没有哪种生物用轮子或螺旋桨行动，这很有可能也是因为生物学上的限制。如果一只动物用轮子代替了腿来行动，它就需要让轮子转动起来，转动的部分就必须与身体的其他部分分离，而且还得解决轮子的维护、修理及转动所需的能量传导问题。在生物世界中，鲜有的几种使用轮子或者螺旋桨的例子都是因为该部分脱离了有机体，如枫树的种子，它们在空中旋转以延缓降落，从而能飘得更远。
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