文／施禮正（行政院農業委員會特有生物研究保育中心）

在提到演化的經典案例時，你會先想起猿猴漸成人形的示意圖？還是加拉巴哥島上嘴喙各異的達爾文雀？不論是哪一個，同是課本上經典的黑白蛾例子也不讓人陌生。相信國高中生物課學演化的時候，每個人都寫過這種經典題目：英國工業革命時期，煤煙使得樹幹顏色變深，影響到黑蛾與白蛾的數量。然而，你可知道這個說法曾飽受攻擊，甚至一度被推翻？不過除了從教科書上認識黑白蛾與天擇的關係，黑蛾與白蛾還告訴我們什麼科學事？

工業革命前，科學家就注意到英國曼徹斯特的胡椒蛾主要有黑白兩型，且比例差距甚大，黑化型十分稀有。到了18世紀末，黑白蛾的數量依舊懸殊，但比例卻完全顛倒，黑蛾占了98%。

美麗的誤會？

原來是因為工業革命前，英國的樹幹原本長有蘚苔與地衣，所以白蛾停在上面時有良好的隱蔽效果，不易被鳥發現。但工業革命後，空氣中充滿二氧化硫與煤煙並沾染到樹幹上，導致蘚苔與地衣死亡且顏色變黑，反而使黑蛾數量逐漸占優勢。因此，黑白蛾長期以來一直是解釋演化進行式的好例子。這個現象最早是誰提出的？如何以科學方法證實鳥類在不同背景顏色下，選汰了黑白蛾的表型？抑或這個案例根本只是一場美麗的誤會，完全沒有實證過？

1896年，鱗翅學家塔特在《英國的蛾》一書中描述了黑白蛾的現象並提出假說：當樹幹受汙染變黑後，黑化型比起正常型來得隱蔽，正常型被鳥類捕食的比率高，導致黑化型的比率逐漸增加。但是這個假說，很快就被鳥類學家與昆蟲學家反駁，他們懷疑鳥類不是黑白蛾的主要捕食者，因為黑白蛾是夜行性，很少在白天活動。英國生物學家馬傑魯斯則認為，從視覺生理學的角度來看，以人類肉眼測量隱蔽色的結果套用在鳥類上，是十分不合理的做法。人眼與鳥眼的感光細胞不同，腦中對獵物的認知也未必相同，因此以人眼衡量鳥類眼中的隱蔽色，可能會使結果存在無可預期的變數。

就愛吃黑蛾

馬傑魯斯開始測試，是否是因為鳥類天生就愛吃黑白蛾，而非樹幹顏色所造成的結果。他的實驗選在英國斯普林菲爾德一處1公頃左右的庭園進行。為避免過去密度過高和人為操縱停棲位置的缺陷，每晚只操作少於10隻蛾，並由牠們自由選擇停棲位置；停棲位置附近的其他蛾種都完全被移除，以免干擾實驗結果。日出後便由鳥類自行取食蛾類，如此也去除了人眼測試隱蔽色的誤差，直接由鳥類決定。4小時後若蛾消失在原位置，則推測為已被捕食，若蛾未消失，則記錄其位置以確認隱蔽狀況。

實驗數據檢驗鳥類的捕食是否具選擇性。結果顯示，當地的9種鳥類確實顯著地選擇取食黑化型，保留下正常型。因此，鳥類是黑白蛾的主要捕食者，也是造成選汰的主要因子。

黑白蛾反應環境變化的速度非常快，可能具備成為環境監測因子的條件。本文提到的黑白蛾只是英國眾多蛾類其中一種，台灣也有相同的例子，如白波緣尺蛾、黑腰鋸尺蛾。若台灣的物種也能敏感地反應環境狀況，將有開發成為環境監測指標的潛力。

黑白蛾的故事就到此為止？那可不一定。對於未來想從事科學研究的學生來說，課本沒告訴你的事：科學知識反覆驗證的過程、學習實事求是的科學精神、獨立的思考能力、縝密的研究過程，才是真正能夠幫助你成為科學家的第一步，黑白蛾的研究歷史正好提供了最佳例證。也許某天，讀過本文的你（妳）發現了馬傑魯斯的漏洞，加以改善後卻得到完全不同的結果也說不定。這才是科學引人入勝的地方啊！