康奈尔大学和华盛顿大学的科学家首次揭示了育种过程中的人工选择压力如何导致"趋同进化"——即无关的动植物在相似环境条件下演化出相似特征的现象。
研究人员在这两种驯化物种内部以及跨物种之间均发现了显著的趋同案例。这种趋同特征集中体现在短面型(技术上称为短头颅或"扁平脸")品种中。
在人工育种选择下,这两个物种的特定品种——它们拥有共同祖先但已分化演化5000万年——产生的趋同演化如此极端,以至于彼此间的相似度超过了其与自身物种多数成员或祖先的相似度。该论文指出,这种现象此前在驯化物种中从未被观察到。
当研究人员测量短头颅猫狗的头骨时,发现来自两个不同物种的这些品种存在惊人的相似性重叠。
"波斯猫、哈巴狗和京巴犬的头骨形态高度相似,都具有平坦短小的面部结构,吻部和腭部的上翘角度完全一致,"康奈尔大学高级讲师艾比·德雷克解释道。德雷克与华盛顿大学生物学教授乔纳森·洛索斯共同担任本文通讯作者。
这种趋同模式在每个物种内部多次独立发生。犬类中首次出现在斗牛犬品种,随后又在京巴犬、西施犬等亚洲犬种中再次演化。猫科动物中则体现在波斯猫、喜马拉雅猫和缅甸猫等品种。
德雷克指出,自然选择导致的趋同(如鸟类、蝙蝠和昆虫翅膀的演化)通常标志着成功特征的诞生。而驯化物种的快速演化过程,可为进化机制研究提供独特视角。
通过头骨形态测绘与比对,研究人员发现了这些相似性——尽管猫狗祖先形态迥异:犬类源自狼(吻部长的大型动物),猫科则源于野猫(面部较短的小型动物)。
"它们起始于不同演化基点,"德雷克强调,"但由于人类施加了相同的选择压力,最终演化出近乎相同的形态。"
人工育种选择催生了猫狗的惊人多样性,其中犬类多样性尤为显著。数据显示,单一犬种的形态差异已超过整个食肉目动物的多样性。
"我们在演化历史极短的物种内部观测到巨大的进化变异,"德雷克表示,"这在通常需要数百万年的进化历程中实属罕见,但人类通过将犬类推向形态极限实现了这点。"
研究团队同样发现,家猫的物种多样性超越了包含41个物种的整个猫科动物家族。
德雷克警示,人类已将短头颅品种推向极端,导致它们易受呼吸、进食和生育问题困扰,野外生存能力完全丧失。
本研究中,研究人员通过CT扫描获取了家猫、家犬、野猫、狼、犬科动物、猫科动物以及鼬科、海象等食肉目物种的头骨三维形态数据,数据源涵盖兽医学院、博物馆标本库及自然史数字档案库MorphoSource。
Story Source:
Materialsprovided byCornell University. Original written by Krishna Ramanujan, courtesy of the Cornell Chronicle.Note: Content may be edited for style and length.
Journal Reference:
Abby Grace Drake, Liam J. Revell, Christian Peter Klingenberg, Jimmy C. Lattimer, Nathan C. Nelson, Martin J. Schmidt, Allison L. Zwingenberger, Joshua K. Moyer, Jonathan B. Losos.Copy-cat evolution: Divergence and convergence within and between cat and dog breeds.Proceedings of the National Academy of Sciences, 2025; 122 (18) DOI:10.1073/pnas.2413780122
2025-07-02
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