進化越快,滅絕也越快?

2021年12月05日09:10

  來源:原理(ID:principia1687)

  01

  生物多樣性是不均衡的,這表現在許多同樣古老的姐妹進化分支,有的包含的物種很多,有的則很少。

  人們通常認為,在生物多樣性的進化過程中,許多大的進化分支是通過快速的進化出現的,它們擁有更高的生物多樣性;而較小的分支則經曆了更緩慢的進化,它們的生物多樣性更低。

  然而在上世紀40年代,著名古生物學家喬治·蓋洛德·辛普森(George Gaylord Simpson)在他的經典著作《進化的節奏和樣式》一書中,提出了與之相悖的觀點。

  辛普森認為,快速的進化可能導致不穩定和滅絕,緩慢的進化則可以導致更高的生物多樣性。因為高速率的進化不太可能持續很長時間,它會使得進化分支可能非常不穩定,以至於滅絕或轉向較慢的進化速率。他通過在達爾文進化論的框架下研究進化的基本模式,觀察到許多快速進化的物種其實屬於不穩定群體,這些群體有可能適應快速變化的環境。

  這是一個具有挑戰性的觀點。現在,一項新發表於《古生物學》雜誌的研究通過調查蜥蜴以及它們的一些近親,為辛普森的說法找到了證據。簡單來說,他們的研究結果表明:進化得越快,滅絕得也越快。

  02

  在這項新研究中,研究人員分析了蜥蜴、蛇和它們的一些近親在內的被稱為鱗龍次亞綱的動物類群。鱗龍次亞綱起源於2.5億年前的中生代早期,可分為有鱗目和喙頭目兩個主要大類。其中,有鱗目發展成了現代蜥蜴和蛇等10000多種動物;而喙頭目現如今只剩下一個單一物種——喙頭蜥(亦稱新西蘭大鱷蜥)。

  在這次研究之前,研究人員原本期待會在喙頭目動物身上發現緩慢進化的痕跡,而在有鱗目動物身上發現快速進化的痕跡。然而,他們觀察到的情況正好與預期相反。他們發現在有鱗目的前三分之二的進化史中,都有著緩慢的進化率;而其姐妹進化分支——喙頭目,雖然如今只由一個物種組成,但在過去卻顯示出了快速的進化率。

  研究人員調查了這些早期爬行動物的體型變化速度,發現雖然有的有鱗目動物(尤其是那些有著特殊生活方式的)在中生代進化得很快,但喙頭目動物的進化速率更快,它們的平均進化速率明顯快於有鱗目動物,大約是本底進化速率的兩倍。這一發現大大出乎研究人員的預料。

  在中生代後期,所有的現代蜥蜴和蛇類都出現了,並且開始多樣化起來,它們與恐龍生活在一起,但在生態上可能並不與它們產生接觸。這些早期的蜥蜴大多很小,以蟲子、蠕蟲和植物為食。

  在大約2億年的時間里,蜥蜴和蛇(有鱗目)的進化速率(藍)遠低於喙頭目(綠)的進化速率,而這隻是在最近5000萬年左右才發生了逆轉。紅色線條顯示了所有鱗龍次亞綱在整個地質時期的平均進化速率。| 圖片來源:Armin Elsler

  到了大約6600萬年前,恐龍滅絕之後,喙頭目動物和有鱗目動物都遭受了重創。然而,有鱗目動物的物種數目卻在後來得到了恢復;而在中生代的大多數時期都表現得像是“革新者”和“快速進化者”的喙頭目,則其實在中生代末期之前就顯著減少了,且在那之後,整個動態發生了變化。

  03

  我們都聽過《伊索寓言》中的《龜兔賽跑》的故事,在這個故事里,跑得快的兔子輸了比賽,而跑得慢的烏龜最終第一個衝過了終點線。這則故事想要傳達的信息是,只有穩紮穩打才能贏得比賽。其實從達爾文時代開始,生物學家就一直在爭論,進化到底是更像《龜兔賽跑》中的兔子還是烏龜。許多由大量物種組成的生物群體,究竟是短時間內快速進化的結果,還是長時間內緩慢進化的結果?

  從最新的研究結果來看,緩慢而穩定的生存方式讓中生代的有鱗目贏得了競賽;而當時快速進化且有著繁榮生命史的喙頭目,則以只留下一個倖存者而落敗。對於快速進化的生物群體來說,有時它們可以穩定下來,並很好地生存下去;但在更多的情況下,它們的滅絕速率也會非常快,快到和新物種出現的速率一樣,其結局就像在賽跑途中打盹的兔子一樣。

  另外,根據辛普森的預言,進化緩慢的物種可能也會緩慢走向滅絕,並能夠在較長一段時間內比快速進化的物種更為成功,就像寓言中緩慢移動但堅持不懈的烏龜那樣。接下來,研究人員希望能夠探索更多其他生物群體的情況,從而證明快速進化會導致短期的高度多樣化,但最終導致長期的低生物多樣性。

  #創作團隊:

  文:小雨

  #參考來源:

  http://bristol.ac.uk/news/2021/november/rapidly-evolving-species-more-likely-to-go-extinct.html

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/pala.12579

  #圖片來源:

  封面圖:University of Bristol

關注我們Facebook專頁
    相關新聞
      更多瀏覽