最近，中國科學(xué)院版納熱帶植物園（以下稱版納植物園）研究員王剛收到一封郵件恭喜他，以他為通訊作者于2024年8月發(fā)表在《整合動物學(xué)》的研究，獲評了2024第三季度“Wiley威立中國高貢獻作者”論文。這一獎項主要通過論文下載量來評選。
王剛團隊的這項研究發(fā)現(xiàn)，過去被認為是“專情”的動植物傳粉組合，也會“分分合合”。當時論文一經(jīng)發(fā)表，正好趕上9月底的榕樹與榕小蜂創(chuàng)新研究國際研討會，同行對他的研究進行了激烈討論，有不少學(xué)者對論文觀點進行了駁斥。因為他的這項“小工作”挑戰(zhàn)了一個被推崇幾十年的生物學(xué)經(jīng)典理論——協(xié)同進化成種機制。
挑戰(zhàn)一個經(jīng)典理論會經(jīng)歷什么？
質(zhì)疑，爭論，已經(jīng)是王剛近年來的科研日常了。這得從他更早的一項研究談起。
達爾文彗星蘭有著狹長的花矩，長喙天蛾有長長的喙伸進花矩授粉，這是協(xié)同進化的奇妙手筆，二者是一對進化上的完美“搭子”。
傳統(tǒng)觀點認為，這類專性傳粉組合互利互惠，“搭子”彼此高度綁定，授粉者不會給其他植物傳粉，也沒有其他授粉者給植物傳粉，“一對一”的專性關(guān)系驅(qū)動了二者的特化與協(xié)同演化。一個物種性狀的進化，作為對另一物種性狀的響應(yīng)，而后一物種又對前一物種性狀的響應(yīng)而進化。
類似的專性授粉組合還有無花果樹，也就是榕樹，與專門為其授粉的蜂。王剛從碩士期間就開始做榕樹-榕小蜂系統(tǒng)的研究，當時的他，也把傳粉系統(tǒng)一對一協(xié)同分化的機制奉為真理。
但隨著研究的深入，他開始思考：“植物與傳粉者如果只能通過嚴格的專性關(guān)系協(xié)同成種，兩者一直匹配得很好，最終攀到了適合度最高的“進化山頂”，還有什么動力繼續(xù)改變并促進物種分化吶？”與此同時，榕樹-榕小蜂這個最古老的專性授粉系統(tǒng)，已經(jīng)被觀測到違背一對一傳粉、轉(zhuǎn)移宿主的現(xiàn)象。
鉆入無花果的榕小蜂。王剛攝影
2018年，還是助理研究員的王剛在上海參加學(xué)術(shù)會議，匯報了自己計劃提出的榕樹-榕小蜂協(xié)同物種多樣化機制的新假說和主要證據(jù)。這項研究揭示了部分榕樹-榕小蜂通過傳粉關(guān)系的分分合合實現(xiàn)協(xié)同物種多樣化的基因組和行為證據(jù)，指出這兩個被認為一對一綁定物種的進化的模式應(yīng)該是發(fā)散式的。王剛的這個發(fā)現(xiàn)也印證了美國學(xué)者1980年提出的觀點，即協(xié)同進化“搭子”并不是必須要相伴一生不分離的。
這場報告從上午9:30開始，本應(yīng)控制在半小時之內(nèi)，結(jié)果卻遲遲無法結(jié)束。一位業(yè)內(nèi)權(quán)威的法國同行不斷對王剛拋出問題——“你分析的榕樹在全球是否有足夠代表性”“你使用的基因組數(shù)據(jù)質(zhì)量是如何保證的”，臺上臺下，你來我往，這場“爭辯”一直持續(xù)到中午，不得不暫時中斷。
會后，他與這位法國同行同乘一輛出租車，繼續(xù)未完的“交鋒”。直到深夜，法國同行索性向他發(fā)出邀請：“來我實驗室，咱們一起從頭做分析？”
但王剛選擇了留在國內(nèi)，繼續(xù)為自己的想法完善證據(jù)鏈。
2021年，王剛的研究取得了重要進展。他與團隊用可靠的基因組證據(jù)揭露，從進化時間尺度上來看，榕小蜂從來就不是“專情”的，而會廣泛地“移情別戀”，給其他榕樹物種傳粉，導(dǎo)致不同榕樹物種的雜交，貫穿了協(xié)同進化歷史。這一發(fā)現(xiàn)進一步表明榕樹-榕小蜂并非完全遵循專性關(guān)系主導(dǎo)的協(xié)同進化成種理論。
這項成果最終發(fā)表在了《自然—通訊》，但審稿過程也是一波三折。審稿人不斷質(zhì)疑分析方法與結(jié)論解讀，后來王剛整理審稿意見時才發(fā)現(xiàn)，說服審稿人的四輪討論竟用了101頁紙。
文章發(fā)表后，越來越多同行開始重視專性傳粉關(guān)系體系中的植物雜交現(xiàn)象。
“生死綁定”還是“分分合合”？
然而，要進一步捍衛(wèi)發(fā)散式的協(xié)同成種理論，還需要更具普適性的證據(jù)。
2024年8月，王剛團隊發(fā)表在《整合動物學(xué)》的最新論文，又拓寬了研究廣度，結(jié)果顯示，除了榕樹-榕小蜂，其他“專一”授粉組合，在進化過程中都有過高頻率的“分手”，分手事件同樣促進了物種的分化與多樣性產(chǎn)生，表明發(fā)散式的協(xié)同進化具有普適性。
但要徹底撼動經(jīng)典理論依然很困難。“歸根到底，我們對于動植物進化過程的的了解只能通過推測，而不能重現(xiàn)。”王剛解釋。
不過，進化留下的痕跡還是有跡可循的。
這一研究中，王剛系統(tǒng)性調(diào)查了6個經(jīng)典的專性傳粉系統(tǒng)，分析了動植物組合所經(jīng)歷的分化事件。在協(xié)同系統(tǒng)發(fā)育分析中，由基因信息可以得到植物與授粉者各自的系統(tǒng)發(fā)育樹，進一步比對兩棵進化樹的分支和當前出傳粉關(guān)系，就能看到物種分化事件的發(fā)生。
“如果植物與授粉昆蟲同步發(fā)生分化，你變成兩個物種，我也變成兩個物種，分化后還是一對一，就是協(xié)同物種形成事件?！钡鮿傔M一步解釋，兩者的分化也會發(fā)生錯位，例如一方分化出新種而另一方?jīng)]有變化，就說明有非協(xié)同事件導(dǎo)致了分化差異。而這類非協(xié)同成種事件包括宿主轉(zhuǎn)移、獨立成種、關(guān)系破裂，例如昆蟲找了新歡植物，或者植物開始采用新的傳粉方法……
有意思的是，王剛在這項專性傳粉系統(tǒng)的研究中發(fā)現(xiàn)，協(xié)同成種事件僅占14%~44%，還不到一半，非協(xié)同成種事件在進化中反而更占主導(dǎo)。這與經(jīng)典理論中，協(xié)同分化主導(dǎo)成種的進化格局不符。
這一結(jié)果證明了，植物與授粉昆蟲的傳粉組合并非相守一生，共同多樣化通過更復(fù)雜的“分分合合”的動態(tài)過程實現(xiàn)。王剛認為，它們靈活的協(xié)同進化模式，也是生態(tài)系統(tǒng)整體性和動態(tài)性的體現(xiàn)。
“在傳統(tǒng)觀點中，由于專性傳粉系統(tǒng)的二者是綁定的，所以關(guān)系一旦破裂，如植物或傳粉者一方的滅絕，另一方也將面臨滅頂之災(zāi)?！蓖鮿偢嬖V《中國科學(xué)報》，然而物種可以通過“調(diào)整伙伴關(guān)系”來適應(yīng)新挑戰(zhàn)，所以，面對氣候危機時，既要警惕風(fēng)險，也要意識到物種在危中也有機遇。“這也同樣提示我們，不能完全從靜止的視角出發(fā)，要從動態(tài)的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)視角制定保護策略?！?span style="display:none">Qq3流量資訊——探索最新科技、每天知道多一點LLSUM.COM
“協(xié)同進化理論像一根鐵絲，大家過去已經(jīng)掰到了一個方向。我強調(diào)往另一方向掰的重要性，自然就顯得好像我在跟大家唱反調(diào)?！蓖鮿傂χf。
然而，重要的永遠是用證據(jù)說話。
“版納植物園有著得天獨厚的自然資源，在自然雨林旁邊工作，可以對生態(tài)有更細致、動態(tài)的觀察?！边@也給了王剛堅持下去的信心。
高山榕。王剛攝影
科學(xué)家可以好好“吵架”
挑戰(zhàn)經(jīng)典，直面爭議，王剛對此很坦然。在他看來，科學(xué)家客觀地擺證據(jù)、講事實、講邏輯，同時尊重別人不同的觀點，好好“吵架”沒什么問題。
那位曾和王剛激情辯論一整天的法國同行名叫Jean-Yves Rasplus，他是法國國家農(nóng)業(yè)研究所的資深科研人員，也是研究榕樹-榕小蜂協(xié)同進化40年的大前輩。早在王剛讀博期間，二人就相識了。
正是2018年的那場會議辯論促使二人各自潛心尋找證據(jù)，他們把討論從出租車后座又延續(xù)到了論文中。
2021年王剛的文章發(fā)表后，Jean-Yves Rasplus團隊也于2023年發(fā)表相關(guān)成果，可視為對王剛文章進行的回應(yīng)。他的研究吸收了王剛的證據(jù)與見解，但也更堅持專性關(guān)系主導(dǎo)協(xié)同進化的理論。
有趣的是，這場看似無休止的科學(xué)爭論反而加深了兩人的情誼。
“每次Jean-Yves Rasplus來版納，或者在會議上碰面，他都會主動找我討論最新進展。”兩人上一次見面是2024年11月份，王剛笑說：“我非常尊重他，他應(yīng)該比較重視我這個后輩吧！”
“和所有地中海人一樣，辯論是我生活的一部分。”頭發(fā)灰白的Rasplus告訴《中國科學(xué)報》，學(xué)術(shù)辯論是科學(xué)發(fā)展必要的探索過程，但其意義往往被低估。
Rasplus強調(diào)，辯論必須建立在尊重對方和對方工作的大前提下，如果只是為了突出新發(fā)現(xiàn)而詆毀以前的工作，就是不正確的做法了。“Gang是一位出色的研究人員，與他討論總是愉快的，因為我們都很謙遜，并且尊重彼此?！?span style="display:none">Qq3流量資訊——探索最新科技、每天知道多一點LLSUM.COM
2018年“吵架”那天，王剛與同行在城隍廟留念。右一為王剛，右二為Jean-Yves Rasplus。王嶸（右三）供圖
雖然二人學(xué)術(shù)觀點不完全相同，但對于好好“吵架”的看法不謀而合。
Rasplus認為，學(xué)者之間的爭論不只是單純的辯論，還是互相學(xué)習(xí)、表達客觀建設(shè)性批評的好途徑，甚至是建立未來合作的第一步。“這是單憑發(fā)論文無法達到的效果，也是科學(xué)的魅力所在。”
“我們更多是朝著對方相互靠近，論點得到了某種意義上的中和?！蓖鮿傉f，兩種不同的學(xué)術(shù)理論，有時候不一是對彼此的駁斥與否定，而是相互補充，是對科學(xué)問題與現(xiàn)象更全面的理解。
畢竟，科學(xué)的意義在于發(fā)現(xiàn)未知。兩人的經(jīng)歷就像發(fā)散式的協(xié)同進化，如果人人都有契合的觀點，互相附和，沒有一點質(zhì)疑和新見解的聲音出現(xiàn)，還怎么促進科學(xué)的“進化”？
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1111/1749-4877.12886
https://doi.org/10.1038/s41467-021-20957-3
https://doi.org/10.1098/rspb.2015.2963
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