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科学家发现进化在加拉帕戈斯群岛重演

2026-07-30 21:31:32 前沿信息 阅读

在达尔文雀协助重塑生物学面貌150多年后的今天,加拉帕戈斯群岛的植物正在揭示另一项演化上的惊喜。巨型雏菊反复演化出相似的耐热叶形,但每个谱系所利用的基因组合各不相同。研究人员还在隔离种群中发现了显著的遗传差异,这表明新物种可能正在形成。

这些雀鸟最终成为了达尔文自然选择进化论的有力证据。该理论解释了种群如何逐渐发生变化,因为具有适应周围环境特征的个体更有可能生存和繁衍。

这些鸟类还展示了一个被称为平行进化的过程。在这个过程中,生物体独立地演化出应对环境挑战的相似解决方案,尽管潜在的基因变化可能不同。

达尔文的岛屿继续揭示进化奥秘

“在达尔文关于加拉帕戈斯的研究改变了我们对地球生命的理解150多年后,这些岛屿仍在揭示新的生物学奥秘,”挪威科技大学(NTNU)大学博物馆的Michael D. Martin教授说。

Martin是一个大型国际研究团队的成员,该团队包括来自皇家植物园邱园、加州大学戴维斯分校、哥本哈根大学、加拉帕戈斯查尔斯·达尔文基金会、佐治亚大学雅典分校、不列颠哥伦比亚大学以及其他几个机构的科学家。

该团队研究了(通常被称为加拉帕戈斯巨型雏菊的一类植物)的进化。他们的发现最近发表在《自然通讯》上。

 

加拉帕戈斯巨型雏菊快速进化

“就像达尔文著名的雀鸟一样,这些植物在从南美大陆到达加拉帕戈斯后迅速进化,”皇家植物园邱园的研究员、新发表文章的第一作者Vanessa Bieker解释道。

Scalesia是一个相对年轻的植物属。今天存在的每一个物种都是在过去一百万年中出现的。尽管进化历史短暂,这些植物已经适应了岛屿上截然不同的栖息地,包括潮湿的高地森林和炎热干燥的低地。

“不同物种的外观差异巨大,从低矮灌木到高大树木。最引人注目的是叶子,从大且全缘到小且深裂,变化范围很大,”Martin说。

这些裂叶通常具有复杂的锯齿状边缘。科学家认为,这种形状可能通过限制水分流失和更有效地释放热量,帮助植物在干燥和炎热的条件下生存。然而,直到现在,这种适应背后的基因变化仍不清楚。

不同的基因产生了相同的叶形

研究人员分析了每一种已知Scalesia物种的完整基因组。他们的结果表明,深裂叶片在Scalesia家族树的不同分支中独立进化了多次。

 

研究结果还表明,新物种可能目前正在形成。许多Scalesia种群可能代表了科学家尚未正式确认的独立进化谱系。

“更令人惊讶的是,每次这种性状进化时,都是通过不同的基因实现的——尽管所有这些基因都属于同一个控制叶片发育的生物系统,”Bieker说。

“这为平行进化提供了一个JianCe的例子:大自然多次得出相同的解决方案,但通过不同的遗传途径。进化似乎不是由单个‘主基因’控制,而是利用整个相互作用基因的网络,微调不同的组件以产生相似的结果。”

进化似乎不是依靠一个基因来决定叶形,而是修改更大基因网络的不同部分。那些独立的基因变化最终可以产生相似的物理性状。

这一发现让科学家更清楚地了解了复杂特征如何在无关种群中或同一进化家族的不同分支中反复出现。

进化可能仍在创造新物种

基因证据表明,Scalesia的进化故事尚未结束。

“同一物种内的种群显示出巨大的基因差异,并且彼此隔离了很长时间。这意味着新物种可能正在形成过程中。许多Scalesia种群可能代表了尚未被正式描述的独特进化谱系,”Martin说。

由于这些隔离种群可能遵循不同的进化路径,研究人员主张应将每一个种群作为单独的保护单元进行管理。这种方法可能会改变自然资源保护主义者保护加拉帕戈斯独特植物和生态系统的方式。

该研究还提供了关于适应性辐射的异常详细的视角,这是一个祖先物种迅速产生许多适应不同栖息地形式的过程。

“我们的发现突显了进化的灵活性和创造力,”Bieker说。

达尔文著名的鸟类收藏并不是他在岛上唯一的重要发现。他在访问期间还收集了大量植物。其中78份标本后来被用于鉴定对科学界来说全新的物种——包括四种Scalesia。

信息来源

Story Source:

Materials provided by Norwegian University of Science and Technology. Note: Content may be edited for style and length.

Journal Reference:

Vanessa C. Bieker, Siyu Li, José Cerca, Paul Battlay, Mohsen Falahati Anbaran, Amit Sharma, Patricia Jaramillo Díaz, Mario Fernández-Mazuecos, Jazmín Ramos-Madrigal, Sarah L. F. Martin, Luisa Santos-Bay, Gitte Petersen, Ole Seberg, Pablo Vargas, Rasmus Nielsen, M. Thomas P. Gilbert, Gonzalo Rivas-Torres, James Leebens-Mack, Loren H. Rieseberg, Lene R. Nielsen, Neelima Sinha, Michael D. Martin. The genomic basis of adaptive leaf variation in the Galápagos giant daisies. Nature Communications, 2026; 17 (1) DOI: 10.1038/s41467-026-71865-3

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