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

自从达尔文提出开创性的进化论以来，生物学家就一直被物种进化的复杂过程所吸引。负责几代物种进化（称为微观进化）的机制是否也能解释物种如何经过数千或数百万代的进化（称为宏观进化）？刚刚发表在《科学》（Science）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，即所谓的进化性，可以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，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：ScitechDaily

DOI: 10.1126/science.adi8722