研究人员说,“活化石”是独特的,而不是古老的

The new measure, termed "evolutionary heritage," highlights the importance of unique species traits—which include physiological adaptations, like beak variations in different birds—when assessing the richness and complexity of life.

这项名为“进化遗产”的新措施强调了在评估生命的丰富性和复杂性时,独特物种特征的重要性,其中包括生理适应,如不同鸟类的喙变异

面对世界生物多样性面临的快速变化的压力,这一点尤为重要。它还可以帮助回答该领域长期存在的争论,例如“活化石”;像肺鱼这样的物种,数百万年来似乎没有改变—确实仍在发展

来自伦敦帝国理工学院、伦敦动物学会和新西兰坎特伯雷大学的科学家提出了新的指标,以捕捉特定进化特征随时间的积累和损失

由帝国理工学院生命科学系的James Rosindell教授领导,该团队的研究结果发表在《系统生物学》杂志上

罗辛德尔教授说:“我们衡量生物多样性的方式不仅包括物种丰富度,还包括通常被视为理所当然的进化遗传特征的丰富度。”

从历史到遗产,有很多方法可以量化生态群落的生物多样性。其中最简单的方法就是计算存在的不同物种的数量

然而,在20世纪90年代,人们开始关注进化史,考虑物种之间的进化距离;它们的关系有多密切

想象一下地球上所有生命的树,不同的分支代表不同的进化谱系。挂在树枝上的叶子是我们今天观察到的当前物种

进化史是通过考虑一组物种,并将连接这些物种与共同祖先的所有分支相加来计算的。这个想法是,与最近分离的物种相比,亲缘关系较远的两个物种更有可能彼此不同

然而,系统发育多样性的一个缺点是,它往往无法完全捕捉到使物种在物理和生态上相互不同的功能特征

物种可能亲缘关系密切,但有非常不同的特征,比如亚洲和非洲象,它们已经进化以适应不同的环境。非洲象的耳朵更大,皮肤上有更多的皱纹,这有助于它们散发更多的热量。这就是进化遗产的来源。

“通过进化遗产,我们试图捕捉所有我们期望必须存在的独特特征,这些特征可能具有各种重要用途,但尚未正式识别和测量,”Rosindell教授说

进化遗产不仅包括生物特征随时间的积累,还包括它们的损耗—通过除灭绝以外的机制逐渐丧失特征

物种不仅通过在进化分支上获得新的特征而变得彼此不同,而且还失去了从共同祖先那里继承的特征

这个过程可以通过计算或模拟来捕捉,这些计算或模拟使用一种算法,该算法赋予获得或失去现有特征的随机机会

帝国理工学院生命科学系的合著者Will Pearse博士说:“我们捕捉到了进化生物学中一直关心但难以从数学上把握的东西。”

“系统发育多样性被认为也是特征多样性的代表,但它忽略了特征在进化树中不仅出现,而且消失,”合著者之一、坎特伯雷大学的生物统计学家Mike Steel教授说

他说,“进化遗产是以一种综合的、数学上自然的方式处理这种得失过程的一种方式。”

解释活化石

该团队应用他们的框架来解决围绕“活化石”这一有争议的概念的长期进化争论。传统上,活化石被认为是在漫长的地质时期内变化不大的物种,通常与其古代祖先保持着强烈的物理相似性

然而,许多科学家不喜欢这个词,因为它意味着我们今天看到的物种与其祖先完全相同。Rosindell教授说:“这种想法是不正确的;进化不能简单地‘关闭’。生物体会继续变异,并不是所有的生物体都能存活下来繁殖,所以进化会发生。”

进化遗产为理解活化石提供了一个新的视角。新的框架通过预测活化石进化特征的独特性和稀有性,而不是它们与古代物种的表面相似性来定义和识别活化石

这篇论文概述了一种方法,即活化石的识别不是通过其祖先的总体特征,而是通过这些特征在同一祖先的其他活物种中的独特性或稀有性

罗辛德尔教授说:“如果我们考虑一组祖先的特征,有些根本无法存活,有些将在极少数现存物种中存活,而另一些则可能在今天的数千个后代物种中观察到。”

“根据我们的方法,那些具有罕见祖先特征的物种会跳出来并被标记为活化石,”他说

该团队目前正在利用遗传和性状数据验证他们的想法,并进一步开发他们的模型,以用于保护应用和生态学研究