研究人員從保存下來的鳥類標本中提取DNA,從而對近1300種鳥類進行瞭進化分析。

研究人員從保存下來的鳥類標本中提取DNA,從而對近1300種鳥類進行瞭進化分析。

自然資源並未均勻地分佈於全球各地,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,不同於亞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”是指僅覆蓋地球表面2.3%面積,大部分位於熱帶地區,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。

此前科學傢曾認為,亞馬遜盆地等地區之所以存在大量物種主要是由於該地區是生物多樣性發展的“引擎”,這裡的新物種進化速度比世界其他地區更快。但關於鳥類進化的最新研究可能推翻這個假設,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》雜志上,研究人員稱,生物多樣性“冷點”通常存在於寒冷、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,但它們無法長期繁衍生存,因為惡劣、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,由於氣候溫暖、適宜生存,並且相對穩定,現已聚集瞭大量物種。但事實上,研究人員發現,從生物進化角度來看,亞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傢伊麗莎白·德瑞貝裡稱,我們的研究結果表明,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,亞馬遜盆地確實會孕育一些新物種,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。

斑眼霸鶲生活在環境惡劣幹燥的沙漠中,最新研究表明,在這些氣候極端的沙漠中,新物種孕育的速度通常比生物多樣性豐富的地方(例如:亞馬遜地區)更快。

斑眼霸鶲生活在環境惡劣幹燥的沙漠中,最新研究表明,在這些氣候極端的沙漠中,新物種孕育的速度通常比生物多樣性豐富的地方(例如:亞馬遜地區)更快。

這些發現是對近1300種鳥類基因研究的延伸,它們主要來自南美洲亞鳴禽亞目,其中多數鳥類體型較小的雀形目鳥類,分佈在幾個大陸,但它們最大的多樣性是在南美洲發現的,這裡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鳴禽亞目鳥類非常熟悉,南美洲具有代表性的亞鳴禽亞目鳥類包括:砍林鳥、蟻鳥、侏儒鳥和傘鳥等。

研究人員的主要目標是通過對這些鳥類中每個物種DNA排序,為它們創建一個更精確、詳細的進化樹,或者系統發育樹,當他們完成時,他們希望分析收集到更多的進化數據,從而確定為什麼某些地區的物種會比其他地區多。

在8年時間裡,一支國際合作組織成功地獲得1940個鳥類樣本,它們代表瞭1306種亞鳴禽亞目鳥類中的1287種,盡管收集的樣本中少瞭19種鳥類,但最終記錄仍包含地球大約1萬種已知鳥類中的10%以上。

美國密歇根大學動物博物館進化生物學傢本·溫格說:“建立一個完整的動植物種類系統,展示所有鳥類是如何相互聯系的,這是一項艱巨的任務。這些鳥類中很多分佈在非常偏遠的地區,分佈范圍很小,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,用於建立收集物種之間進化關系的每個DNA樣本都經過瞭超過2000個基因位置的測序。加拿大多倫多大學進化生物學傢賈森·韋爾未參與這項最新研究,他指出,觀察如此多的亞鳴禽亞目鳥類基因組,將創造一個規模巨大且高度準確的系統發育過程。

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系統發育核心所有樣本的DNA,他們一開始是搜集世界各地的博物館收藏樣本,但他們很快意識到還需要花幾個月時間實地搜集博物館裡找不到的100多種物種。研究小組拿到樣本後,就把它們送到佛羅裡達州一個實驗室進行基因測序。2018年,研究人員將他們的數據匯編成一個系統進化樹,顯示瞭近1300種鳥類是如何相互關聯的,最終,研究小組開始分析總計近4萬億字節的遺傳代碼,從而尋找新物種出現的時間和地點。

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

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

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

未參與該研究的佛羅裡達大學進化生物學傢麗貝卡·金博爾說:“該研究報告指出一種進化模式,推翻瞭一些常見假設,我認為這可能適用於除鳥類之外的其他動物群體,這顯示瞭我們收集和分析幾乎所有主要物種數據的能力,並開始提出關於進化模式的這類重大問題。”

佈拉沃稱,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時,他們能確定生物模式是如何維持的,例如:某物種的行為、生態或者體型大小。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生新物種,因為物種競爭更少,新物種就有更多生存機會。

金博爾指出,這項研究發現提升瞭人類保護生態系統的緊迫性,雖然一些生態系統看起來貧瘠,但實際上可能為新物種進化提供瞭溫室。同時,該研究還為生物多樣性熱點區域的棲息環境和物種加速減少提供瞭一個清晰的理論框架,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,生物多樣性最豐富的地區可能是恢復得最慢的,因為它們的物種形成率很低。(葉傾城)

Source: m.cnbeta.com