地球上最贫瘠的环境能更快孕育出新物种
2020-12-14

　　据国外媒体报道，最近一项针对近1300种不同鸟类的基因研究表明，相比生物多样性丰富的区域，物种较少的区域能更频繁地孕育出新物种。

　　自然资源并未均匀地分布于全球各地，比如南美洲安第斯山脉就生长着各种独特的动植物，其中就有一些物种在地球上是独一无二的，其他地区未发现这些生物。但是安第斯山脉气候恶劣，不同于亚马逊盆地等具有生物多样性的“热点区域”。

　　所谓的生物多样性“热点区域”是指仅覆盖地球表面2.3%面积，大部分位于热带地区，这些区域中生长着全球50%的已知植物物种，大约77%的陆地脊椎物种。

　　此前科学家曾认为，亚马逊盆地等地区之所以存在大量物种主要是由于该地区是生物多样性发展的“引擎”，这里的新物种进化速度比世界其他地区更快。但关于鸟类进化的最新研究可能推翻这个假设，转而支持一种相反观点，即物种较少的地区实际上比那些动植物种类最多的地区孕育新物种的速度更快。

　　这项最新研究报告发表在《科学》杂志上，研究人员称，生物多样性“冷点”通常存在于寒冷、干燥和不稳定的环境，尽管研究人员发现，鸟类稀少的地区往往孕育许多新物种，但它们无法长期繁衍生存，因为恶劣、不稳定的环境经常导致新的生命形式走向灭绝。

　　相比之下，那些较著名的生物多样性热点区域，由于气候温暖、适宜生存，并且相对稳定，现已聚集了大量物种。但事实上，研究人员发现，从生物进化角度来看，亚马逊雨林生活的无数鸟类物种都拥有较古老的物种起源史。

　　研究报告作者、美国田纳西大学进化生物学家伊丽莎白·德瑞贝里称，我们的研究结果表明，这些生物多样性的热点区域并不是物种诞生或者形成多样化的起源地点，亚马逊盆地确实会孕育一些新物种，只是不像更极端、更恶劣的环境中那样频繁，例如：安第斯山脉干燥的普纳草原。

　　这些发现是对近1300种鸟类基因研究的延伸，它们主要来自南美洲亚鸣禽亚目，其中多数鸟类体型较小的雀形目鸟类，分布在几个大陆，但它们最大的多样性是在南美洲发现的，这里生活着近三分之一的已知鸟类物种。北美洲的鸟类爱好者可能对亚鸣禽亚目鸟类非常熟悉，南美洲具有代表性的亚鸣禽亚目鸟类包括：砍林鸟、蚁鸟、侏儒鸟和伞鸟等。

　　研究人员的主要目标是通过对这些鸟类中每个物种DNA排序，为它们创建一个更精确、详细的进化树，或者系统发育树，当他们完成时，他们希望分析收集到更多的进化数据，从而确定为什么某些地区的物种会比其他地区多。

　　在8年时间里，一支国际合作组织成功地获得1940个鸟类样本，它们代表了1306种亚鸣禽亚目鸟类中的1287种，尽管收集的样本中少了19种鸟类，但最终记录仍包含地球大约1万种已知鸟类中的10%以上。

　　美国密歇根大学动物博物馆进化生物学家本·温格说：“建立一个完整的动植物种类系统，展示所有鸟类是如何相互联系的，这是一项艰巨的任务。这些鸟类中很多分布在非常偏远的地区，分布范围很小，而博物馆收藏的标本分散在世界各地的抽屉和冰柜中。”

　　更重要的是，用于建立收集物种之间进化关系的每个DNA样本都经过了超过2000个基因位置的测序。加拿大多伦多大学进化生物学家贾森·韦尔未参与这项最新研究，他指出，观察如此多的亚鸣禽亚目鸟类基因组，将创造一个规模巨大且高度准确的系统发育过程。

　　该研究项目的21位合作者花费6年时间来追踪和测序处于系统发育核心所有样本的DNA，他们一开始是搜集世界各地的博物馆收藏样本，但他们很快意识到还需要花几个月时间实地搜集博物馆里找不到的100多种物种。研究小组拿到样本后，就把它们送到佛罗里达州一个实验室进行基因测序。2018年，研究人员将他们的数据汇编成一个系统进化树，显示了近1300种鸟类是如何相互关联的，最终，研究小组开始分析总计近4万亿字节的遗传代码，从而寻找新物种出现的时间和地点。

　　分析结果显示，一个地区是否会以很高的速度产生新物种，最好的预测是有多少物种生活在那里，而不是气候、地理特征等环境因素。研究小组吃惊地发现，物种丰富度和新物种出现的速度之间的关系是相反的，在1000多种亚鸣禽亚目鸟类中，物种丰富的地区产生新物种的速度通常较慢。

　　哈佛大学进化生物学家古斯塔沃·布拉沃说：“似乎正在发生的是，像亚马逊这样高物种丰度的地区孕育新物种率更低，因为环境更加稳定，有利于物种生存繁衍，因此亚马逊地区物种数量一直在增长，因为这些物种通常存活得更久。”

　　他指出，另一方面，物种多样性低、物种形成率高的地区，可能只有很少的物种，因为它们极端多变的环境不断杀死新来物种。

　　未参与该研究的佛罗里达大学进化生物学家丽贝卡·金博尔说：“该研究报告指出一种进化模式，推翻了一些常见假设，我认为这可能适用于除鸟类之外的其他动物群体，这显示了我们收集和分析几乎所有主要物种数据的能力，并开始提出关于进化模式的这类重大问题。”

　　布拉沃称，研究团队继续展开深入研究，观察当更多的生物因素包括在内时，他们能确定生物模式是如何维持的，例如：某物种的行为、生态或者体型大小。他说：“该研究报告得出的一种解释是，可能恶劣环境更频繁地产生新物种，因为物种竞争更少，新物种就有更多生存机会。

　　金博尔指出，这项研究发现提升了人类保护生态系统的紧迫性，虽然一些生态系统看起来贫瘠，但实际上可能为新物种进化提供了温室。同时，该研究还为生物多样性热点区域的栖息环境和物种加速减少提供了一个清晰的理论框架，当前人类正在推动世界各地的物种灭绝率逐年攀升，而最新研究表明，生物多样性最丰富的地区可能是恢复得最慢的，因为它们的物种形成率很低。（叶倾城）