自达尔文提出演化概念已超过150 年，纵使仍有许多人质疑演化理论，演化生物学家对新种形成的热烈研究：生殖隔离、 突变、新综合理论……值得吾人一览究竟，细细品味。
图一：杜布然斯基（T. Dobzhansky），于1900 年生于乌克兰，后移居美国，为美国重要遗传与 演化生物学家。
演化这观念，该算生物学里最核心的理论了，所以在四十多年前，演化生物重要学者杜布然斯基（T. Dobzhansky，图一）曾说：“若没演化之光来启明，则任何生物学现象，都得不到解释”，而远溯到一百多年前，达尔文谨慎沉默二十年后，终也在 1859 年刊行他的演化学说，有一百五十年历史的演化生物学，该能以核心理论，勇居所有生物学的老大地位，但何以它常扭扭捏捏地，经常要说明它有存在的价值呢？
这种妾身未明姿态，可见于每一本教科书中，其前一二章总要列举诸多证据，说明“演化”确乎存在，与此对比，组织学并不须证明组织是否存在，生理学也不须多费唇舌，说明内分泌腺是否存在。
个人经验可以当个小线索以回答这大问题，我有位同事，是位虔诚基督徒，这当然于他人无碍，但他又积极地公开反驳演化，这就得小心应对了，我的策略是，不在他面前谈演化，以免惹他上火，但为生命科学系的本科学生开讲演化生物学，则是他无法反对成功的。
这持续的、由宗教发出的反对声，或许是演化生物学常需自我辩护的原因之一吧！我这位神勇的同仁，就联合不同学校的基督徒科学家，各自开通识课，但相互支援授课，以反对“演化”观念，伟哉！在这现实社会里，一群人为了信仰而努力，虽可能惹争议，但其热心，仍赢得我的钦佩。
这位同事曾对我说：“物各从其类”，算是教会对“物种不变”的标准诠释，但若无深入之定义，这句话意旨实在难明，是生物自动归入他的群体，像小羊追 随羊群呢？还是人能主观地将生物划分成自己满意的所谓“类”，而不再管族群间能否交配生殖的细部问题？用一句话来回答各种复杂的自然或人间现象，或许是信 仰或“意识形态”对付科学的常用方法，但终难以满足人的好奇心及求知欲吧！
虽然达尔文公然谈天择及演化，是从他发表《物种起源》（On The Origin of Species）一书开始，但对新物种怎么诞生，在书中，他却着墨不多，只称之为“秘中之秘”，在随后一百五十年中，这个问题，经历多代学者，是否有进一步之认识呢？且让我们回顾一下。
达尔文：差异累积引发生殖隔离
图二：达尔文（Charles Robert Darwin ），1809年生于英国， 他的研究确立了演化及天择的概念，著作《物种起源》为对人类 影响重要的书籍。
达尔文（图二）在加拉巴哥群岛上探险时， 就曾与他的助理猎集不少鷽鸟（Mockingbird），并做成标本，回伦敦后即交给鸟类专家古尔德（John Gould），请他进行分类，当古氏分出很多不同“种”时，却让达尔文大吃一惊，尴尬地设法回忆及标出其采集地点，因而显示达尔文当时对“种”的概念，不 同于那时候的专家观点，而专家注重型态上细微差别。
故达尔文的物种看法，以型态为主，在书中他说：“我认为种一词，为方便而设，指一群互相相似的个体”，但种与种之间怎么划分呢？他只好诉诸差异的总 数了，他说：“差异总量是分别两类型为不同种或种内不同品系的标准”，他这种纯以差异多少为“种”分野之标准，使新种的产生，变成两不同族群累积够多差异 之后，就自然分成不同种了，他也知道两族群间要有生殖上的障碍，才算分裂成不同的种，但那时他无力分辨，型态不同到何时，方才发生生殖隔离。
地理隔绝 vs. 突变论
达尔文后第一代学者，对种的生成，分裂成两派意见，第一派大都是博物学家，较懂得生物地理学，认为达尔文忽略了异地形成新种的重要性，他们认为居同 一地域的有性生殖族群，很难被天择压力撕裂成两个互不交配的族群，故像华格纳（Moritz Wagner）及乔登（Karl Jordan and David Starr Jordan）等人，都强调“地理隔绝”是新种形成的关键条件。但第二派学者所采取的“突变论”，就认为新种是突变所产生，不但与天择无涉，也非缓进的， 他们大都是遗传学家，如杜弗瑞（De Vries）及贝特森（Bateson），知道突变突然出现，但无法想像，天择这连续过程中，怎么会突然跳出不连续的两个群体。
或许因为这两派意见之争执，新种形成的问题就被搁下来，直到新综合理论出现。1935 年杜布然斯基在“批判生物学内种的观念”一文，指出“新种形成过程”的问题尚未解决，其难处在于，若把演化过程看成是“对偶同位基因”间，相对频率的缓慢 改变，那如何于同一地域形成遗传上及形态上明显不同的两个族群呢？故他指出达尔文对“种”观念不足，强调两族群一定要在生殖上互相隔离了，也即有种种方式 防止族群间的基因流通，方才算是不同的种了。
新综合理论：异地才能产生新种
图三：麦尔（Ernst Mayr），于1904 年生于德国，为二十世纪最重要的演化生物学 家之一，主要贡献是提出新综合演化理论，整合达尔文演化概念、分类学概念、孟德 尔遗传等，并确立生物“种”的概念。
对“生殖隔离机制”的重视，激发了麦尔（Ernst Mayr，图三）的研究，他正式提出生物种的观念，即强调种内个体理论上均可交配繁殖，但与种 外个体交配繁殖，就有各式可能的障碍，麦尔认定“种”就是演化的基本独立单位，他另也强调异地才能形成新种。他第一本重要著作——《分类学与物种起源》（Systematics and the Origin of Species from the Viewpoint of a Zoologist, 1942）开启了对种较精致的看法，第二本大书《动物种及演化》（Animal Species and Evolution, 1963）总结了异地新种形成的各种证据，算是新综合学说集大成之作。
这一阶段的学者很稀奇地忽略了一事，即繁殖障碍到底是如何形成的？虽然达尔文早就于 1871 年提出性选择理论，但新综合时代学者，不曾想到，若两个族群的个体，在择偶时，眼光不同时，这项行为是否就可以构成繁殖障碍呢？
麦尔大书于 1963 年出版后，种的研究又停歇了二十年，大概是因电泳技术进步了，族群遗传学家关注于族群内变异的数量，大批转换研究题目了。
近代“种”研究
“种”研究的第三波高潮，要到1980 年后才开始，一方面或许老演化遗传学家已厌倦于定族群内变异的数量，另一方面，年轻学者发现，新的分子遗传学技术，可用以攻击老而未决的问题，例如用核酸晶片，来比较两个很相近的种，找出造成其繁殖障碍的基因差异，可能是那些基因？
第三方面，有些演化生态学家发现，新综合理论时代学者完全忽视了不同生态环境中，容易形成新种，若仔细观察两不同族群因应不同生态而产生的种种型态 及行为差异，应能猜测出繁殖障碍起于何处，也可预测天择塑造这个差异的过程。这三个动力，开创了约三十年的新热潮，使吾人对新种形成，有较深入的体认，以 下我就简介两组实验，让读者略窥这些研究活动。
三刺棘背鱼择偶实验
图四：三棘刺鱼（Gasterosteus aculeatus aculeatus），分成溯河洄游型及溪居型两种。 背鳍前方有3~4根游离棘；腹鳍只有硬棘与软条各1根；侧腹上有骨板。溯河型最大体长 可达11 公分，溪居型最大只达8 公分。
三刺棘背鱼（Three-spined stickleback ，学名G. aculeatus ，图四）有两种生态区，其一 是溯河型，主要居于海水中，但能溯流入淡水河中，另一是溪居型，只住淡水溪中，这两种棘背鱼，能居于同地而不杂交，不形成混种族群，若放实验室内养而观察 之，可见其个体互不交配。由于溯河型鱼广泛分布于相似的海洋环境中，故人们推测它该是较古老的，而溪居型则由附近的溯河型新演化而生，由于各不同地区的溪 居型鱼外表相似，故可以推测，相似栖地塑造了相似的形态特征。而体型大小是最明显的差异，或许溯河鱼要迁徙较长距离，又要对付掠食者及食物，故溯河型常大 于溪居型，是否体型大小，构成生殖障碍呢？由麦金能（J. S. Mckinnon）所领衔的研究组进行交配试验来回答这个疑问。
由于棘背鱼分布广，故他们择鱼标准，是最近一次冰河方退的溪流，取其溪居型和附近的溯河型比对基因距离，发现它们是很近的，表示溪居鱼刚从附近的溯 河型分裂成新种。把同一区域这两种鱼摆在一齐，观察求偶成功比率，他们发现，同一生态型（生活在某一特定栖息地且有专门特征的物种）成功交配比率，多于异 生态型两倍，这表示某因素使雌鱼拒绝雄鱼。把不同区域不同生态型放一齐，观察求偶成功率，赫见雌鱼仍喜欢同一生态型的雄性，尽管这雄性源于几千公里外的一 个异族。
体型差异或许就是雌性选择的重要标准，但实验者怎样做呢？它们操纵鱼的不同生长期，可育出小的溯河雌鱼及大的溪居雌鱼，这些鱼分别来自日本或加拿大 卑诗省，再由卑诗野生雄鱼进行追求，他们发现，雌鱼爱体型相似的雄鱼，而不在乎他的生态型或来源地，例如小的卑诗溯河雌鱼，偏爱小的溪居雄鱼，而不爱大的 溯河雄鱼。
这组实验显示雌鱼择偶，偏爱相同体型雄鱼，而这种偏爱是繁殖障碍的主因呢！
果蝇择偶研究：全基因体假设
既然雌雄的择偶偏好，能在新种形成上，扮演这么重要角色，所以有人就用果蝇当研究材料，因为果蝇易养且繁殖一代的时间要短于棘背鱼。
先将果蝇族群分成两半，在不同环境下养很多代后，再测其雌雄择偶偏好，发现温度、湿度、食物、培养基的酸硷度，都能造成偏好的趋异，就陶德（D. M. B. Dodd）的果蝇生殖隔离实验（图五）来看，他将果蝇养在淀粉或麦芽糖做成的培养基内 25 代，发现长在淀粉基上的雌蝇，较爱同食物的雄蝇，反之长在麦芽糖上的雌蝇，也只爱麦芽糖蝇哥，陶德并未对之进行人择，何以这偏好，这么快就演化出来呢？
图五：果蝇的异域种化实验。
以夏隆（G. Sharon）领衔的这一团队，进一步探究之。他们也把纯种果蝇，分别养在蜜糖或淀粉的培养基上，若干代后，在实验前，都再放回蜜糖培养基一代，以免因栖 地的喜好不同，产生了择偶偏好，试验时，取一对蜜糖中长大的雌雄，加一对淀粉中长大雌雄，让这四只自由择偶，然后纪录交配状况。
他们发现，择偶偏好，第二代就出现了，即蜜糖雌偏好蜜糖雄，而淀粉雌爱淀粉雄，其后各代皆保持这偏好。他们猜想食物引起的择偶偏好，是否源于共生细菌，于是在培养基内加上抗生素（如四环素、链霉素、立凡霉素 Rifampicin），结果其偏爱完全消失了。
实验者就用基因定序（16S rRNA 基因）方法，试着找出蝇体内有那些细菌，在诸多菌种中，差异较大的是在淀粉组蝇腹中，某一乳酸菌（Lactobacillus plantarum）占了26％，而蜜糖蝇中，只有3％，是否这个不同引发择偶差别呢？他们刻意喂腹中已无菌的蝇以纯粹菌种，则蝇的择偶偏好又回来了。
就此有趣结果，他们提了个演化的全基因体假设（Hologenome theory），即寄主及身上的寄生细菌和虫虫们，一齐构成了演化单位，共生细菌或能改造寄主的体味或性费洛蒙，使寄主发出不同气味，或不同性诱惑力，因 而造成择偶偏好，进而促成新种形成。历经三波兴衰，“种”的研究在一百五十年内起起落落，正可见学潮时风，亦非一往直前呢！
引用文献：
1. J. S. Mckinnon, et. al., Evidence for ecology’s role in speciation, Nature, vol. 429: 294-297, 2004.
2. G. Sharon, et. al., Commensal Bacteriaplay a role in mating preference of Drosophila melanogaster, PNAS, vol. 107: 20051-20056, 2010.