自然科普: 地球上最貧瘠的環境能更快孕育出新物種
來源:新浪科技
發布時間:2021-04-21
瀏覽次數:1821

  據國外媒體(ti) 報道,最近一項針對近1300種不同鳥類的基因研究表明,相比生物多樣性豐(feng) 富的區域,物種較少的區域能更頻繁地孕育出新物種。

  自然資源並未均勻地分布於(yu) 全球各地,比如南美洲安第斯山脈就生長著各種獨特的動植物,其中就有一些物種在地球上是獨一無二的,其他地區未發現這些生物。但是安第斯山脈氣候惡劣,不同於(yu) 亞(ya) 馬遜盆地等具有生物多樣性的“熱點區域”。

  所謂的生物多樣性“熱點區域”是指僅(jin) 覆蓋地球表麵2.3%麵積,大部分位於(yu) 熱帶地區,這些區域中生長著全球50%的已知植物物種,大約77%的陸地脊椎物種。

  此前科學家曾認為(wei) ,亞(ya) 馬遜盆地等地區之所以存在大量物種主要是由於(yu) 該地區是生物多樣性發展的“引擎”,這裏的新物種進化速度比世界其他地區更快。但關(guan) 於(yu) 鳥類進化的最新研究可能推翻這個(ge) 假設,轉而支持一種相反觀點,即物種較少的地區實際上比那些動植物種類最多的地區孕育新物種的速度更快。

  這項最新研究報告發表在《科學》雜誌上,研究人員稱,生物多樣性“冷點”通常存在於(yu) 寒冷、幹燥和不穩定的環境,盡管研究人員發現,鳥類稀少的地區往往孕育許多新物種,但它們(men) 無法長期繁衍生存,因為(wei) 惡劣、不穩定的環境經常導致新的生命形式走向滅絕。

  相比之下,那些較著名的生物多樣性熱點區域,由於(yu) 氣候溫暖、適宜生存,並且相對穩定,現已聚集了大量物種。但事實上,研究人員發現,從(cong) 生物進化角度來看,亞(ya) 馬遜雨林生活的無數鳥類物種都擁有較古老的物種起源史。

  研究報告作者、美國田納西大學進化生物學家伊麗(li) 莎白·德瑞貝裏稱,我們(men) 的研究結果表明,這些生物多樣性的熱點區域並不是物種誕生或者形成多樣化的起源地點,亞(ya) 馬遜盆地確實會(hui) 孕育一些新物種,隻是不像更極端、更惡劣的環境中那樣頻繁,例如:安第斯山脈幹燥的普納草原。

  這些發現是對近1300種鳥類基因研究的延伸,它們(men) 主要來自南美洲亞(ya) 鳴禽亞(ya) 目,其中多數鳥類體(ti) 型較小的雀形目鳥類,分布在幾個(ge) 大陸,但它們(men) 最大的多樣性是在南美洲發現的,這裏生活著近三分之一的已知鳥類物種。北美洲的鳥類愛好者可能對亞(ya) 鳴禽亞(ya) 目鳥類非常熟悉,南美洲具有代表性的亞(ya) 鳴禽亞(ya) 目鳥類包括:砍林鳥、蟻鳥、侏儒鳥和傘(san) 鳥等。

  研究人員的主要目標是通過對這些鳥類中每個(ge) 物種DNA排序,為(wei) 它們(men) 創建一個(ge) 更精確、詳細的進化樹,或者係統發育樹,當他們(men) 完成時,他們(men) 希望分析收集到更多的進化數據,從(cong) 而確定為(wei) 什麽(me) 某些地區的物種會(hui) 比其他地區多。

  在8年時間裏,一支國際合作組織成功地獲得1940個(ge) 鳥類樣本,它們(men) 代表了1306種亞(ya) 鳴禽亞(ya) 目鳥類中的1287種,盡管收集的樣本中少了19種鳥類,但最終記錄仍包含地球大約1萬(wan) 種已知鳥類中的10%以上。

  美國密歇根大學動物博物館進化生物學家本·溫格說:“建立一個(ge) 完整的動植物種類係統,展示所有鳥類是如何相互聯係的,這是一項艱巨的任務。這些鳥類中很多分布在非常偏遠的地區,分布範圍很小,而博物館收藏的標本分散在世界各地的抽屜和冰櫃中。”

  更重要的是,用於(yu) 建立收集物種之間進化關(guan) 係的每個(ge) DNA樣本都經過了超過2000個(ge) 基因位置的測序。加拿大多倫(lun) 多大學進化生物學家賈森·韋爾未參與(yu) 這項最新研究,他指出,觀察如此多的亞(ya) 鳴禽亞(ya) 目鳥類基因組,將創造一個(ge) 規模巨大且高度準確的係統發育過程。

  該研究項目的21位合作者花費6年時間來追蹤和測序處於(yu) 係統發育核心所有樣本的DNA,他們(men) 一開始是搜集世界各地的博物館收藏樣本,但他們(men) 很快意識到還需要花幾個(ge) 月時間實地搜集博物館裏找不到的100多種物種。研究小組拿到樣本後,就把它們(men) 送到佛羅裏達州一個(ge) 實驗室進行基因測序。2018年,研究人員將他們(men) 的數據匯編成一個(ge) 係統進化樹,顯示了近1300種鳥類是如何相互關(guan) 聯的,最終,研究小組開始分析總計近4萬(wan) 億(yi) 字節的遺傳(chuan) 代碼,從(cong) 而尋找新物種出現的時間和地點。

  分析結果顯示,一個(ge) 地區是否會(hui) 以很高的速度產(chan) 生新物種,最好的預測是有多少物種生活在那裏,而不是氣候、地理特征等環境因素。研究小組吃驚地發現,物種豐(feng) 富度和新物種出現的速度之間的關(guan) 係是相反的,在1000多種亞(ya) 鳴禽亞(ya) 目鳥類中,物種豐(feng) 富的地區產(chan) 生新物種的速度通常較慢。

  哈佛大學進化生物學家古斯塔沃·布拉沃說:“似乎正在發生的是,像亞(ya) 馬遜這樣高物種豐(feng) 度的地區孕育新物種率更低,因為(wei) 環境更加穩定,有利於(yu) 物種生存繁衍,因此亞(ya) 馬遜地區物種數量一直在增長,因為(wei) 這些物種通常存活得更久。”

  他指出,另一方麵,物種多樣性低、物種形成率高的地區,可能隻有很少的物種,因為(wei) 它們(men) 極端多變的環境不斷殺死新來物種。

  未參與(yu) 該研究的佛羅裏達大學進化生物學家麗(li) 貝卡·金博爾說:“該研究報告指出一種進化模式,推翻了一些常見假設,我認為(wei) 這可能適用於(yu) 除鳥類之外的其他動物群體(ti) ,這顯示了我們(men) 收集和分析幾乎所有主要物種數據的能力,並開始提出關(guan) 於(yu) 進化模式的這類重大問題。”

  布拉沃稱,研究團隊繼續展開深入研究,觀察當更多的生物因素包括在內(nei) 時,他們(men) 能確定生物模式是如何維持的,例如:某物種的行為(wei) 、生態或者體(ti) 型大小。他說:“該研究報告得出的一種解釋是,可能惡劣環境更頻繁地產(chan) 生新物種,因為(wei) 物種競爭(zheng) 更少,新物種就有更多生存機會(hui) 。

  金博爾指出,這項研究發現提升了人類保護生態係統的緊迫性,雖然一些生態係統看起來貧瘠,但實際上可能為(wei) 新物種進化提供了溫室。同時,該研究還為(wei) 生物多樣性熱點區域的棲息環境和物種加速減少提供了一個(ge) 清晰的理論框架,當前人類正在推動世界各地的物種滅絕率逐年攀升,而最新研究表明,生物多樣性最豐(feng) 富的地區可能是恢複得最慢的,因為(wei) 它們(men) 的物種形成率很低。(葉傾(qing) 城)

關(guan) 注【深圳科普】微信公眾(zhong) 號,在對話框:
回複【最新活動】,了解近期科普活動
回複【科普行】,了解最新深圳科普行活動
回複【研學營】,了解最新科普研學營
回複【科普課堂】,了解最新科普課堂
回複【科普書(shu) 籍】,了解最新科普書(shu) 籍
回複【團體(ti) 定製】,了解最新團體(ti) 定製活動
回複【科普基地】,了解深圳科普基地詳情
回複【觀鳥星空体育官网入口网站】,學習(xi) 觀鳥相關(guan) 科普星空体育官网入口网站
回複【博物學院】,了解更多博物學院活動詳情

聽說,打賞我的人最後都找到了真愛。
做科普,我們是認真的!
掃描關注深i科普公眾號
加入科普活動群
  • 參加最新科普活動
  • 認識科普小朋友
  • 成為科學小記者