重温现代数据揭示达尔文进化论:快速适应能力也可用来解释物种分化

重温现代数据揭示达尔文进化论:快速适应能力也可用来解释物种分化 通过汇编和分析来自现有物种和化石的大量数据集,研究人员能够证明,许多不同特征的微进化可预测性能够预测相隔长达一百万年的种群和物种之间的变化量。"达尔文认为物种是逐渐进化的,但我们发现,即使种群在短期内迅速进化,这种(短期)进化也不会随着时间的推移而累积。然而,从长远来看,种群和物种的平均差异仍然取决于它们的短期进化能力,"论文的资深作者、挪威国立师范大学生物学系教授克里斯托夫-佩拉邦(Christophe Pélabon)说。对选择做出反应和适应的能力,即进化性,取决于可遗传(基因)变异的数量。研究人员在进行分析时,首先汇编了一个庞大的数据集,其中包含了从公开信息中获得的生物种群和物种的进化性指标。然后,他们绘制了不同性状(如喙的大小、后代数量、花的大小等)的进化性与种群和物种差异的曲线图。他们还研究了来自 150 个不同化石系的信息,其他研究人员在这些化石中测量了短至 10 年、长至 760 万年的化石形态特征差异。达尔文注意到,加拉帕戈斯群岛的不同雀鸟如何根据它们擅长吃的食物长出不同种类的喙。后来的研究表明,随着时间的推移,种子大小的快速波动会导致鸟喙大小的快速波动,这与发表在《科学》杂志上的新研究结果如出一辙。这幅插图来自达尔文,1845 年。比格尔号皇家海军上尉菲茨-罗伊(Fitz Roy, R.N.)环球航行期间所到国家的自然史和地质学研究札记》,第 2 版。来源:约翰-古尔德他们发现,可进化性较高的特征在现有种群和物种之间的差异更大,而可进化性较高的特征在两个连续的化石样本之间更有可能彼此不同。相反,进化性差或变异性小的特征在不同种群之间或连续化石样本之间变化不大。环境波动是关键佩拉邦说,进化能力强的性状变化快,因为它们能更快地应对环境变化。环境如温度、食物种类或其他对个体生存和繁殖很重要的特征是进化变化的驱动力,因为种群试图适应自己的环境。通常情况下,环境每年或数十年都在变化,围绕稳定值波动。这就产生了选择方向的波动。进化能力强的性状能迅速对选择的波动做出反应,并随着时间的推移产生高振幅的波动。进化能力差的性状也会波动,但波动速度较慢,因此振幅较小。"地理位置相距遥远的种群或物种所处的环境波动并不同步。因此,这些种群将具有不同的性状值,这种差异的大小取决于性状波动的幅度,因此也取决于性状的可进化性,"佩拉邦说。对生物多样性的影响研究人员的研究结果表明,过去的选择和环境相对稳定。随着气候变化,情况正在迅速变化,而且主要是朝着一个方向变化。这可能会对选择模式以及物种如何适应环境产生重大影响,因为环境仍在波动,但围绕最佳环境的变化即使在几十年内也不再稳定。他说:"物种能够跟踪这些最佳状态并进行适应的程度还不确定,但这很可能会对生物多样性产生影响,即使是在短时间内。"编译来源:ScitechDailyDOI: 10.1126/science.adi8722 ... PC版: 手机版:

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剑桥研究表明物种间的竞争极大地影响了类人猿的进化轨迹

剑桥研究表明物种间的竞争极大地影响了类人猿的进化轨迹 最新研究表明,不仅仅是气候,竞争对智人的进化产生了重大影响,智人属表现出独特的物种分化模式,与其他脊椎动物明显不同。海德堡智人的头骨模型,海德堡智人是最新研究中分析的智人物种之一。资料来源:剑桥大学达克沃斯实验室通常认为,气候是造成类人物种出现和灭绝的原因。然而,在大多数脊椎动物中,种间竞争发挥着重要作用。现在,研究首次表明,在人类五百万年的进化过程中,竞争对于"物种分化"新物种出现的速度至关重要。发表在《自然-生态学与进化》杂志上的这项研究还表明,人类自身血统的物种形成模式几乎与其他任何东西都不同。第一作者、剑桥大学克莱尔学院的生物人类学家劳拉-范-霍尔斯坦博士说:"我们一直忽视了物种之间的竞争是如何塑造我们自己的进化树的。气候对类人猿物种的影响只是故事的一部分。"最新研究中分析的类人猿物种之一弗洛里斯人的头骨铸模。资料来源:剑桥大学达克沃斯实验室范-霍尔施泰因说,在其他脊椎动物中,物种的形成是为了填补生态"壁龛"。就拿达尔文的雀类来说:一些雀类进化出了大嘴,用来啄坚果;而另一些雀类则进化出了小嘴,用来捕食某些昆虫。当每个资源"位"都被填满时,竞争就开始了,于是没有新的雀类出现,物种灭绝就接踵而至。Van Holstein利用贝叶斯建模和系统发育分析表明,与其他脊椎动物一样,大多数类人猿物种是在资源或空间竞争较少的情况下形成的。"我们在许多早期类人猿身上看到的模式与所有其他哺乳动物相似。物种分化率上升,然后趋于平稳,此时灭绝率开始上升。这表明,种间竞争是一个主要的进化因素。"人类独特的进化模式然而,当范-霍尔施泰因分析我们自己的族群智人时,他的发现却是"离奇的"。对于现代人的智人血统来说,进化模式表明,物种之间的竞争实际上导致了更多新物种的出现这与几乎所有其他脊椎动物的趋势完全相反。"智人的种类越多,物种分化的速度就越快。因此,当这些壁龛被填满后,就会有更多的物种出现。这在进化科学中几乎是绝无仅有的"。她所能找到的最接近的对比是生活在岛屿上的甲虫物种,那里的封闭生态系统会产生不寻常的进化趋势。"我们看到的直接导致现代人的智人跨物种进化模式更接近于岛居甲虫的进化模式,而不是其他灵长类动物,甚至是任何其他哺乳动物的进化模式"。近几十年来,人们发现了多个新的类人猿物种,从南猿(Australopithecus sediba)到浮人(Homo floresiensis)。范-霍尔施泰因建立了一个新的数据库,记录了类人猿化石中的"出现"情况:每次发现一个物种并确定其年代,总共约有385次。化石是衡量物种寿命的不可靠标准。"范-霍尔施泰因说:"我们发现的最早化石不会是一个物种的最早成员。直立人头骨的铸模,直立人是最新研究中分析的类人猿物种之一。资料来源:剑桥大学达克沃斯实验室"生物化石的成活率取决于地质和气候条件:是炎热、干燥还是潮湿。随着研究工作集中在世界上的某些地方,我们很可能会因此而错过某个物种较年轻或较古老的化石"。范-霍尔施泰因利用数据模型来解决这个问题,并将每个物种在其存在之初和结束时的可能数量以及化石环境因素考虑在内,为大多数已知类人猿物种(共 17 种)生成了新的开始和结束日期。技术进步与人类进化她发现,一些被认为是通过"anagenesis"进化而来的物种当一个物种慢慢变成另一个物种,但血统并没有分裂实际上可能是"萌芽":当一个新物种从现有物种分支出来时。这意味着比以前假设的更多的类人猿物种共存,因此可能存在竞争。人类的早期物种,如古人类,很可能是通过生理进化来扩大自己的生存环境例如,通过调整牙齿来利用新型食物而我们智人属中截然不同的模式的驱动力很可能是技术。"采用石器、火或密集的狩猎技术,都是极为灵活的行为。能够利用它们的物种可以迅速开辟新的生存空间,而不必在进化新的身体结构的同时度过漫长的岁月,"范-霍尔施泰因说。她认为,最新研究发现的智人物种数量呈指数级增长的背后,可能是智人利用技术进行泛化的能力,以及迅速超越迫使其他物种争夺栖息地和资源的生态位的能力。但这也造就了智人终极通才。在几乎所有的生态位中,与一个极其灵活的通才竞争,可能是导致所有其他智人物种灭绝的原因。范-霍尔施泰因补充道:"这些结果表明,尽管竞争一直被人们所忽视,但它在整个人类进化过程中发挥了重要作用。也许最有趣的是,在我们这个种属中,竞争所起的作用与迄今所知的任何其他脊椎动物种系都不同。"编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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