新的进化理论解释了为什么动物会随着时间的推移而缩小

一项新的研究可能解决了阿拉斯加马、隐龟和岛屿蜥蜴随着时间的推移而缩小的谜团。

新的理论研究提出，随着时间的推移，动物的体型大小取决于两个关键的生态成分：物种之间对资源的直接竞争的强度，以及环境造成的灭绝风险。

这项研究于今天(1月18日星期四)发表在《通讯生物学》杂志上，利用模拟进化的计算机模型，确定了化石记录表明某些物种逐渐变小的原因。

这项领导研究的雷丁大学生态系统建模师 Shovonlal Roy 博士说：“就像我们如何根据居住地来适应炎热或寒冷的天气一样，我们的研究表明，随着时间的推移，动物的体型会变大或变小。”时间取决于栖息地或环境。

“在不同物种之间对食物和住所存在大量竞争的地方和时期，随着物种的扩散并适应资源和竞争对手的分布，动物的体型往往会变小。例如，冰雪时期生活在阿拉斯加的小型马由于气候和植被的变化，年龄迅速缩短。

“在直接竞争较少的地方，体型往往会变得更大，尽管体型确实很大且数量很少会使动物更容易灭绝——就像恐龙所发生的那样。

“生态成分的变化有助于解释为什么化石记录显示出如此令人困惑的体型演化模式的混合，一些谱系随着时间的逐渐缩小，而另一些谱系却在增长。”

科普规则

研究小组通过挑战化石证据与“科普法则”之间的矛盾来进行研究。科普规则指的是某些动物群体在数千年和数百万年的时间里进化出更大的体型的趋势。规则以19世纪古生物学家爱德华·科普(Edward Cope)的名字命名，他被认为是化石记录中第一个注意到这种模式的人。例如，早期的马祖先是小型狗大小的动物，随随着进化时间的流逝，体型不断增大，最终产生了现代马。

然而，化石证据显示出明显相互矛盾的趋势，一些群体的体型增加，而另一些群体的体型却减小。

进化压力

该研究利用进化模拟的计算机模型，确定了在不同条件下出现的不同的身体尺寸变化模式：

随着时间的推移，体型逐渐增加：当物种之间的竞争主要由它们的相对体型而不是生态位差异决定时，就会发生这种情况。例如，数百万年来，一些海洋动物物种(例如无脊椎动物)的体型逐渐增大。

体型增大，随后灭绝：在这里，最大的动物经常灭绝，为其他物种取代它们并进化出更大的身体提供了机会，从而继续这个循环。大规模灭绝对大型顶级掠食者的打击最为严重。非常大的哺乳动物和鸟类特别容易灭绝——例如恐龙和巨型飞行爬行动物。

随着时间的推移，尺寸逐渐减小：模拟还预测了与科普规则相反的情况：物种随着时间的推移而缩小。当竞争激烈并且栖息地和资源利用存在一定程度的重叠时，就会发生这种情况。随着物种进化成不同的生态位，它们面临着缩小体型的进化压力。此前有报道称脊椎动物、硬骨鱼、隐龟、阿拉斯加更新世马和岛屿蜥蜴的体型有所下降

来源: Materials provided by University of Reading.
注明: Content may be edited for style and length. Journal Reference: Shovonlal Roy, Åke Brännström, Ulf Dieckmann. Ecological determinants of Cope’s rule and its inverse. Communications Biology, 2024; 7 (1) DOI: 10.1038/s42003-023-05375-z