具有里程碑意义的研究揭示了达尔文雀适应性的基因基础

具有里程碑意义的研究揭示了达尔文雀适应性的基因基础一个国际研究小组最近发表了一项关于自然种群中当代进化变化的具有里程碑意义的研究。这项研究利用了达尔文雀中近4000种自然栖息地动物最广泛的基因组数据集，揭示了这一标志性群体适应性的基因基础。研究结果最近发表在《科学》杂志上。自从达尔文写下有关加拉帕戈斯群岛雀类的文章以来，生物学家就一直在研究这些小型鸣禽，以了解它们的进化机制。在过去的一百万年中，一个祖先物种进化成了18个不同的物种。达尔文雀作为一种研究生物的优势在于它们能够展示物种演化的早期阶段。普林斯顿大学的彼得-格兰特（PeterGrant）和罗斯玛丽-格兰特（RosemaryGrant）从20世纪70年代开始追踪达尔文雀的几乎每一个个体。他们的研究表明，达芙妮-马约尔的雀类是随着环境的变化和物种间的相互作用而进化的。一个国际研究小组对达芙妮岛上研究的几乎所有雀类的基因组进行了测序，并揭示了适应性变化的基因结构。俯瞰厄瓜多尔加拉帕戈斯群岛大达芙妮岛上的火山口。图片来源：ErikEnbody这项研究的第一作者、乌普萨拉大学前博士后埃里克-恩博迪（ErikEnbody）说："我认为这是一个非常令人兴奋的机会，可以把我们对过去深处进化变化的理解与当前的观察结合起来。基因组数据是一个强大的工具，可以让我们实地观察鸟类，了解影响鸟类进化的因素，如果没有几十年来对加拉帕戈斯群岛的研究，这种规模的研究是不可能实现的。"该研究的资深作者莱夫-安德森（LeifAndersson）（乌普萨拉大学和德克萨斯农工大学）说："我们发现的一个显著特点是，只有少数几个基因位点可以解释雀喙的大量变异。这些基因变化的进化方式之一似乎是将多个基因捆绑在一起，然后随着环境的变化进行自然选择。"厄瓜多尔加拉帕戈斯群岛达芙妮大岛上的一只大地雀（Geospizamagnirostris）。图片来源：ErikEnbody。这些结果可能会让人类遗传学家大吃一惊，因为在人类的身高变异中，许多基因变异只占很小一部分。在研究的三十年间，中地雀的喙变得更小了。利用达芙妮岛上所有雀类的基因组，研究人员发现，这是因为小地雀的基因通过杂交和干旱时期转移而来，在干旱时期，喙较小的个体生存得更好。这项研究强调了长期研究对于了解进化变化机制的价值。来自厄瓜多尔加拉帕戈斯群岛海上的大鸨。图片来源：ErikEnbody研究人员从每只鸟的翼脉中采集了一滴血，并给每只鸟系上了带子。这样就可以对它们进行追踪，确定它们存活了多长时间、与谁交配以及它们的后代。罗斯玛丽-格兰特补充说："通过在整个研究过程中收集血液样本，我们可以在技术成熟时将样本用于基因组研究。"研究人员不仅研究了中地雀，还研究了岛上四种雀类的整个群落。随着岛上条件的变化以及与中型地雀杂交的增加，普通仙人掌雀的嘴逐渐变钝。这项研究描绘了一幅动态的图景：物种如何通过基因变化和有时在物种间传递的巨大表型效应来适应不断变化的环境。随着全球环境的不断变化，加拉帕戈斯岛上的雀类将为我们提供一个宝贵的窗口，让我们了解鸟类、其基因构成和环境如何相互作用，从而塑造野生种群的未来。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1388377.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1388377.htm

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。VanHolstein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（Australopithecussediba）到浮人（Homofloresiensis）。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：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1428163.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1428163.htm

一个物种如何演变成多个物种？科学家证实了达尔文的假设

一个物种如何演变成多个物种？科学家证实了达尔文的假设然而，对这一理论进行正式研究一直是个挑战，因为很难明确地确定物种的特征与其进化成功之间的关系，尤其是对于最近从一个共同祖先那里分化出来的一组物种来说。麦吉尔大学（McGillUniversity）领导的一个全球生物学家团队汇编了近二十年的野外数据，这些数据代表了对加拉帕戈斯群岛上3400多只达尔文雀的研究结果，从而确定了四种不同物种的雀喙特征与个体寿命之间的关系。这项研究使用了四个物种的数据，它们都是在不到一百万年前从一个共同祖先进化而来的。研究人员构建了一个详细的"适应性景观"，以预测个体长寿的可能性与其鸟喙特征的关系。他们发现，具有每个物种典型喙特征的雀类寿命最长，而那些偏离典型特征的雀类存活率较低。简而言之，每个物种的特征都对应着适合度的高峰，这些高峰就好比地形图上的山脉，与其他山脉相隔的是适合度较低的山谷。领衔作者马克-奥利维耶-博索莱尔是麦吉尔大学的一名博士研究员，他的导师是罗文-巴雷特（RowanBarrett）教授。他表示："因此，生命的多样性是物种向不同环境辐射的产物；就达尔文雀而言，这些环境就是不同的食物类型。"也许令人惊讶的是，研究人员还发现，所研究的不同种类的雀类并没有达到其体能的顶峰，这表明每个物种并没有完全适应它们的食物。这种"完美"最终是否会进化，还有待观察。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1418009.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1418009.htm

科学家发现远古鳄鱼的新物种 与中国扬子鳄存在进化关系

科学家发现远古鳄鱼的新物种与中国扬子鳄存在进化关系上图是一条扬子鳄，与新发现的泰国短吻鳄（Alligatormunensis）亲缘关系密切。这项开创性的研究揭示了独特的头骨特征，对亚洲鳄鱼的进化脉络有了更深入的了解。研究人员GustavoDarlim、MártonRabi、KantaponSuraprasit、PannipaTian和他们的团队通过研究泰国BanSiLiam的一个几乎完整的头骨化石，确定了这个新物种。他们将这一物种命名为"芒河鳄"（Alligatormunensis），以纪念附近的芒河。作者研究了这具残骸，并通过将其与四个已灭绝的鳄鱼物种、现存的美洲鳄（Alligatormississippiensis）、扬子鳄（Chinesealligator）和眼镜鳄（Caimancrocodilus）物种的19具标本残骸进行比较，研究了芒河鳄与其他物种之间的进化关系。他们还回顾了以前发表的有关短吻鳄物种骨骼特征和进化关系的研究。作者发现了几种A.munensis独有的头骨特征，包括宽而短的吻部、高大的头骨、齿槽数量减少以及鼻孔位置远离吻部顶端。此外，他们还注意到短吻鳄和扬子鳄头骨的相似之处，如口腔顶部有一个小开口，头骨顶部有一个脊，鼻孔后有一个凸起的脊。他们认为，这两个物种关系密切，可能在长江-西江和湄公河-湄南河水系的低地有共同的祖先。他们推测，青藏高原东南部海拔在2300万年前到500万年前之间的升高可能导致了不同种群的分离，进化出了两个不同的物种。作者观察到，A.munensis在口腔后部有很大的齿槽，这表明它可能拥有能够压碎贝壳的大牙齿。因此，他们认为A.munensis除了吃其他动物外，还可能吃硬壳猎物，如蜗牛。这些发现进一步揭示了亚洲短吻鳄的进化过程。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1384979.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1384979.htm

达尔文的未解之谜：地球上的物种为何有的丰富 有的稀少？

达尔文的未解之谜：地球上的物种为何有的丰富有的稀少？斯里兰卡短尾鹦鹉（Loriculusberyllinus）仅生活在斯里兰卡。在全球范围内，它都是非常稀有的物种，也就是说个体数量很少。资料来源：CoreyCallaghan然而，对于昆虫等其他物种群来说，部分面纱仍未揭开。这是德国生物多样性综合研究中心（iDiv）、哈雷-维滕贝格马丁-路德大学（MLU）和佛罗里达大学（UF）领导的一个国际研究小组的研究成果，发表在《自然-生态学与进化》（NatureEcologyandEvolution）杂志上。这项研究表明，生物多样性监测对于检测地球上的物种丰度以及了解物种如何变化是多么重要。"谁能解释为什么一个物种分布范围广、数量多，而另一个同盟物种分布范围窄、数量少？"查尔斯-达尔文在150多年前出版的开创性著作《物种起源》中提出了这个问题。一个相关的挑战是了解有多少物种是常见的（数量众多），有多少是稀有的，即所谓的全球物种丰度分布（gSAD）。美洲豹（Pantherapardus）是稀有到中等的物种。资料来源：CoreyCallaghan上个世纪提出了两种主要的gSAD模型：统计学家和生物学家费舍尔（R.A.Fisher）提出，大多数物种都非常稀少，而对于更常见的物种来说，物种数量会逐渐减少（即所谓的对数序列模型）。另一方面，工程师兼生态学家普雷斯顿（F.W.Preston）则认为，实际上只有少数物种非常罕见，大多数物种的常见程度处于中间水平（即所谓的对数正态模型）。然而，尽管科学家们进行了几十年的研究，但直到现在，他们也不知道哪种模式能够描述地球上真正的gSAD。解决这个问题需要大量的数据。研究报告的作者使用了全球生物多样性信息基金（GBIF）的数据，并下载了从1900年到2019年自然界中超过10亿个物种的观测数据。第一作者科里-卡拉汉（CoreyCallaghan）博士说："GBIF数据库是各种生物多样性相关研究的绝佳资源，特别是因为它汇集了从世界各地的专业科学家和公民科学家那里收集到的数据。"他在iDiv和MLU工作时就开始了这项研究，现在在UF工作。鸟类的全球物种丰度分布（gSAD）已经完全揭晓，并显示出一种潜在的普遍模式：有一些非常稀有的物种，如斯里兰卡悬钩鹦哥，许多稀有物种，如北部鹰隼，还有一些常见物种，如家雀。这种模式由F.W.Preston于1948年首次提出。资料来源：加布里埃尔-拉达（插图）、科里-卡拉汉（照片）卡拉汉和他的研究人员将下载的数据分为39个物种组，例如鸟类、昆虫或哺乳动物。他们分别编制了各自的全球物种丰度分布（gSAD）。一旦物种丰度分布完全揭开面纱，研究人员就会发现一个潜在的普遍规律：正如对数正态模型所预测的那样，大多数物种稀少但并不非常稀少，只有少数物种非常常见。不过，研究人员也发现，只有苏铁和鸟类等少数物种群的面纱被完全揭开。对于所有其他物种群，数据还不够充分。iDiv和MLU研究小组负责人、资深作者恩里克-佩雷拉（HenriquePereira）教授说："如果没有足够的数据，看起来大多数物种都非常罕见。但随着观测数据越来越多，情况就会发生变化。我们会发现，稀有物种实际上比非常稀有的物种更多。将1900年的物种观测数据（当时的数据较少）与今天更全面的物种观测数据进行比较，就能看到苏铁和鸟类的这种变化。这很吸引人：我们可以清楚地看到揭开物种丰度分布全貌的现象，正如普雷斯顿几十年前所预测的那样，但现在才在整个地球范围内得到证实。"卡拉汉说："尽管我们已经记录了几十年的观测数据，但我们只揭开了少数物种群的面纱。我们还有很长的路要走。但在我看来，GBIF和数据共享确实代表了生物多样性研究和监测的未来。"这项新研究的结果使科学家们能够评估不同物种群的gSADs在多大程度上得到了揭示。这样就可以回答另一个长期存在的研究问题：到底有多少物种？这项研究发现，对于鸟类等一些类群来说，几乎所有物种都已被确认，但对于昆虫和头足类等其他类群来说，情况并非如此。研究人员认为，他们的发现可能有助于回答达尔文提出的"为什么有些物种稀少，而有些物种常见"的问题。他们发现的普遍模式可能指向支配物种普遍性和稀有性的一般生态或进化机制。在进行更多研究的同时，人类还在继续改变地球表面和物种的丰富程度，例如，使常见物种变得不那么常见。这使得研究人员的任务变得更加复杂：他们不仅需要了解物种丰度是如何自然演变的，还需要了解人类的影响是如何同时改变这些模式的。要最终回答达尔文的问题，可能还有很长的路要走。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1383313.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1383313.htm

遗传进化和冰河时代：鳄鱼DNA揭示的问题

遗传进化和冰河时代：鳄鱼DNA揭示的问题美洲鳄（Crocodylusacutus）。这种鳄鱼原产于美洲，范围从美国东南部到南美洲北部。它是一种顶级捕食者，通常在沿海咸水栖息地发现，如红树林沼泽和泻湖。美洲鳄以其细长的鼻子和有力的下颚而闻名，身长可达5米。"美洲鳄鱼能容忍温度和降雨量的巨大变化。但是大约2万年前--当世界上大部分水被冻结，形成最后一次冰川期的巨大冰原时--海平面下降了100多米。麦吉尔大学教授汉斯-拉尔森指导下的博士后研究员何塞-阿维拉-塞万提斯说："这创造了一个地理屏障，将巴拿马的鳄鱼基因流分开。"巴拿马太平洋海岸上的美洲鳄（Crocodylusacutus）。它们被认为是一个受威胁的物种，目前正在进行保护工作，以帮助保护和保存种群。资料来源：何塞-阿维拉-塞万提斯研究人员指出，这些鳄鱼善于游泳，但它们不能在陆地上长途跋涉。因此，加勒比海和太平洋的鳄鱼种群是相互隔离的，因此经历了不同的基因突变。研究小组将美洲鳄鱼（Crocodylusacutus）活体种群的气候耐受性与该地区过去300万年的古气候估计值进行了比较--冰河时期极端气候变化的时间跨度。麦吉尔大学博士后何塞-阿维拉-塞万提斯与美洲鳄（Crocodylusacutus）资料来源：汉斯-拉尔森"这是第一次在一个热带物种中发现冰河时期的影响。"麦吉尔大学Redpath博物馆的生物学教授Larsson说："发现最后一次冰河时期的冰川影响今天仍然在太平洋和加勒比海的美洲鳄鱼的基因组中产生共鸣，这令人激动。""发现这些动物可以轻松地容忍冰河时期的气候波动，说明它们在地质时期的复原力。只有人类在最近几十年的狩猎和土地开发中似乎真正影响了鳄鱼，"他说。这些发现为环境驱动因素如何影响遗传进化以及巴拿马特定鳄鱼种群的保护工作应该集中在哪里提供了新的见解。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1343731.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1343731.htm