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同域物种形成

主要图片由维基媒体

在伊比拉国家公园,阿根廷北部的沼泽草原上生活着一群神秘的鸣禽,被称为南部卷尾猴的食籽鸟。

这个群体由10个不同的物种组成,在行为和外观上几乎相同。它们可以繁殖,但却不能——这是进化生物学家长期以来的一个谜。

现在,在鸣禽的帮助下,最近的一项研究揭示了一种叫做“同域物种形成”的奇怪进化过程。

物种形成是什么?

物种形成是一个物种分裂成两个或更多物种的过程。物种形成有很多类型,但通常情况下,物种形成是因为种群中的成员在物理上彼此分离,因此在很长一段时间内不会交配。

“令人惊讶的是,这项研究是很少有令人信服的同域物种形成记录的研究之一。”

玛莎穆尼奥斯

人口可以被地理屏障隔开,比如河流或山脉。如果它们分开的时间足够长,它们最终会通过适应不同的环境或仅仅通过遗传漂变进化成不同的物种。它们的行为和基因会发生分歧,直到它们无法交配为止。

例如,大约500万到800万年前,人类从我们的灵长类祖先分化出来。最近,倭黑猩猩这可能是由于刚果河的移动切断了这两个黑猩猩种群。最著名的是,许多物种加拉帕戈斯群岛雀达尔文观察到每个物种都进化到了适应自己岛屿环境的程度。

但更难解释的是“同域物种形成”或并行物种形成,这种情况发生在种群之间没有物理障碍的情况下——比如南部卷尾猴的食籽动物。

同域物种形成的可能性

在过去的一百万年里,南部卷尾猴的食籽动物似乎克服了困难,从一个物种迅速进化成至少10个不同的物种。

这10个物种都生活和繁殖在同一地区,吃同样的食物。它们彼此几乎无法区分。随着时间的推移,进化出的微小基因差异导致了雄性拥有独特的羽毛图案和歌声,报告《福布斯》。

这为研究人员揭开同域物种形成之谜提供了机会。

分别来自康奈尔大学和科罗拉多大学的进化生物学家Leonardo Campagna和Sheela Turbek承担了这项任务。

耶鲁大学的进化生物学家玛莎·Muñoz没有参与这项研究,她说:“在脊椎动物中,有令人信服的同域物种形成记录的研究屈指可数,而这项研究就是其中之一。”告诉科学。

这对夫妇仔细观察了两种黄腹卷尾猴的食籽动物(iberasporophila iberaensis和S. hypoxantha)。这两个物种都生活在伊比拉国家公园的同一区域。雌性难以区分,但雄性要么有沙色的腹部和黑色的喉咙,要么有红色的腹部和喉咙。他们唱的曲调稍有不同。

研究人员标记了252只鸟,并跟踪它们的活动。然后,他们对这些鸟孵化的80只小鸡进行了DNA采样。利用基因分析,发表在《科学》杂志上,他们发现这两个物种不会杂交,这表明物种形成是因为雌性偏爱某种特定的雄性叫声和颜色。

仔细观察他们的基因,研究小组发现只有三个基因区域将他们区分开来——总共只有12个基因。

但这些基因、鸣声和颜色上的微小差异足以让一些雌性偏爱一种颜色,从而产生一种群体被“孤立”的感觉。

有趣的是,这两个变种并没有相互竞争,直到其中一个战胜了整个种群,而是简单地分化成两个重叠的物种。

图尔贝克告诉《科学》杂志说:“仅仅是鸣声和羽毛的差异就足以在物种分化的早期维持物种边界。”

哈佛大学进化生物学家斯科特·爱德华兹告诉《科学》杂志,“鸟类学家早就知道,鸣声和羽毛对于区分物种很重要”。“这篇论文展示了这些特性是如何在基因组水平上实现的,”这是“相当令人印象深刻的”。

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