自从查尔斯·达尔文发表了他关于物种进化的里程碑式理论以来,生物学家们就对使进化成为可能的复杂机制着迷
负责一个物种几代进化的机制,称为微进化,也能解释物种如何在数千或数百万代的时间内进化,也称为宏观进化吗
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,有效地帮助我们了解进化是如何在更长的时间尺度上工作的
通过汇编和分析现有物种和化石的巨大数据集,研究人员能够证明,负责许多不同特征微进化的进化性可以预测相隔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,种群和物种在长期内的平均分化程度仍然取决于它们在短期内的进化能力,”Christophe pé;该论文的资深作者、NTNU生物系教授拉邦表示
生物和化石的大数据集对选择和适应的反应能力,即进化能力,取决于可遗传(遗传)变异的数量。研究人员首先从公开的信息中汇编了一个庞大的数据集,其中包括活种群和物种的进化性指标。然后,他们绘制了不同特征的进化性与种群和物种差异的关系图,如[鸟]喙大小、后代数量、[植物]花大小等
他们还检查了150个不同化石谱系的信息,其他研究人员在这些化石谱系中测量了短至10年、长至760万年的化石形态特征差异
他们所看到的是,进化性较高的性状在现有种群和物种之间的差异更大,进化性较强的性状在两个连续的化石样本之间更有可能彼此不同
相反,进化性或变异性较小的性状在种群之间或连续化石样本之间变化不大
环境波动是关键进化性较高的性状变化迅速,因为它们能够更快地对环境变化做出反应,pé;拉邦说
环境—诸如温度、可用食物类型或对个体生存和繁殖重要的任何其他特征等;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,环境每年或每十年都在变化,在稳定的水平上波动。这会在选择的方向上产生波动
高度进化的性状可以快速响应选择中的这些波动,并会随着时间的推移以高幅度波动。进化性很小的性状也会波动,但波动更慢,因此振幅更低
“地理上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特征值,而这种差异的大小将取决于特征波动的幅度,因此也取决于特征的进化性,”pé;拉邦说
对生物多样性的影响研究人员的结果表明,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。这可能会强烈影响选择模式,以及物种如何适应仍在波动但处于最佳状态的环境,即使在几十年的时间内,这些环境也不再稳定他说:“有多少物种能够追踪这些最佳状态并适应尚不确定,但这很可能会对生物多样性产生影响,即使是在短时间内。”
Journal information: Science
Provided by Norwegian University of Science and Technology
2024-09-15
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