重访达尔文：现代数据揭示古代进化理论

自从达尔文提出他开创性的进化论以来，生物学家就被物种进化的复杂过程所吸引。

一个物种在几代内进化的机制，即所谓的微观进化，是否也可以解释物种如何在延续到数千代或数百万代的时间段内进化，也称为宏观进化？

刚刚发表在《科学》杂志上的一篇新论文表明，种群在几代人的时间内进化和适应的能力，即进化能力，有效地帮助我们理解进化是如何在更长的时间尺度上进行的。

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，负责许多不同特征的微进化的可进化性，预测了相隔100万年的种群和物种之间观察到的变化量。

“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积累。然而，平均而言，在很长一段时间内，种群和物种的差异仍然取决于它们在短期内的进化能力，”该论文的资深作者、巴黎科技大学生物系教授克里斯托夫·帕姆拉邦说。

来自生物和化石的大数据集

对选择作出反应和适应的能力，即进化能力，取决于可遗传变异的数量。研究人员首先编制了一个庞大的数据集，其中包含了现存种群和物种的可进化性，这些数据集来自公开可用的信息。然后，他们根据种群和物种的不同特征，如喙的大小、后代的数量、花的大小等，绘制了进化性。

他们还检查了150种不同谱系的化石信息，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的差异。

他们发现，具有较高可进化性的特征在现有种群和物种之间的差异更大，而具有较高可进化性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，在种群之间或在连续的化石样本之间，几乎没有进化性或变异性的特征没有太大的变化。

环境波动是关键

帕姆拉邦指出，具有较高进化能力的性状变化迅速，因为它们能够更快地对环境变化作出反应。

环境 —— 诸如温度、可获得的食物类型或任何其他对个体生存和繁殖重要的特征 —— 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，环境每年或几十年都在变化，在稳定的平均值上下波动。这就产生了选择方向上的波动。

高度可进化的性状，可以迅速对这些选择中的波动作出反应，并将随着时间的推移以高幅度波动。进化性较差的性状也会波动，但波动速度较慢，因此波动幅度较低。

“地理上彼此相距遥远的种群或物种暴露在波动不同步的环境中。因此，这些种群将具有不同的性状值，而这种差异的大小将取决于性状波动的幅度，因此也取决于性状的可进化性。”

对生物多样性的影响

研究人员的结果表明，在过去，选择和环境是相对稳定的。随着气候变化，情况正在迅速变化，而且大多是朝着一个方向变化的。这可能会极大地影响选择模式，以及物种如何适应仍在波动但在擎天柱附近不再稳定的环境，即使在几十年的时间里也是如此。

帕姆拉邦说：“有多少物种能够追踪并适应这些最佳状态还不能确定，但最有可能的是，这将对生物多样性产生影响，即使是在很短的时间内。”

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