新物种可以在2代中发展

admin 2018-05-15

两个不同亲本物种的繁殖产生了新的谱系(研究人员称之为“大鸟”)。这个血统已被确定为一个新物种。此图片属于大鸟系列的成员。版权P. R. Grant

36年前,一只奇怪的鸟到达加拉帕戈斯群岛的一个偏远岛屿,为新物种的出现提供了直接的基因证据。

在本周的“科学”期刊上,来自普林斯顿大学和瑞典乌普萨拉大学的研究人员报告说,属于一个物种的新成员与居住在岛上的另一物种的成员交配,产生了今天由约30个新物种组成的新物种个人。

这项研究来自于生活在太平洋加拉帕戈斯群岛上的达尔文雀科的工作。遥远的地方使研究人员能够研究由于自然选择而引起的生物多样性的演变。

直接观察这个新物种起源的过程发生在过去四十年来,由来自普林斯顿的两位科学家B. Rosemary和Peter Grant在Daphne Major小岛进行的野外工作。

“这项研究的新颖之处在于我们可以追踪野外新物种的出现,”名誉高级研究生物学家,生态学和进化生物学系资深生物学家B. Rosemary Grant说。 “通过我们对达芙妮梅杰的研究,我们能够观察到来自不同物种的两只鸟的配对,然后观察发生了物种形成的情况。”

1981年,一位研究生在Daphne Major的Grants上工作时注意到这位新来的男人,他唱的是一首不同寻常的歌,身体和喙的尺寸比岛上三种常驻鸟种大得多。

“我们没有看到他从海上飞过,但我们在抵达后不久就注意到他。他与其他鸟类非常不同,我们知道他没有从达芙妮梅杰的卵子孵化出来,“1877年名誉动物学教授彼得格兰特说,他是名誉生态学和进化生物学教授。

研究人员抽取了一份血液样本,并释放了这只鸟,后来繁殖出一种居住在中间地带的Geospiz fortis种,开始了一个新的血统。赠款和他们的研究团队遵循新的“大鸟谱系”六代,将血液样本用于遗传分析。

在目前的研究中,乌普萨拉大学的研究人员分析了多年来从父母及其后代收集的DNA。研究人员发现,最初的父母是来自西班牙岛的Geospiza conirostris物种的一种大型仙人掌雀,它位于群岛东南部100多公里(约62英里)处。

这个惊人的距离意味着雄性雀不能回家与他自己的物种成员交配,因此选择了达芙妮少校的三个物种中的一个伴侣。当两个独立的物种杂交时,这种繁殖隔离被认为是开发新物种的关键步骤。

后代也是生殖隔离的,因为他们用来吸引配偶的歌曲是不寻常的,并且未能吸引居民物种中的雌性。后代也不同于喙尺寸和形状中的常驻种类,这是选择配偶的主要线索。结果,后代与他们自己的血统成员交配,加强了新物种的发展。

根据Grants在该领域与基因研究相结合的观察,研究人员以前认为新物种的形成需要很长时间,但在大鸟系中它只发生在两代人中。

达尔文的所有18种雀科物种都来源于一至二百万年前殖民加拉帕戈斯的单一祖先物种。这些雀类已经多样化成不同的物种,喙形和大小的变化使不同的物种能够在加拉帕戈斯群岛上利用不同的食物来源。通过两个不同物种的杂交发生物种形成的一个关键要求是,新的谱系必须具有生态竞争力 - 也就是说,善于与其他物种争夺食物和其他资源 - 而大鸟系的情况就是如此。

“这是非常惊人的,当我们比较大鸟喙的大小和形状与栖息达芙妮少校的其他三个物种的喙形态,大鸟在喙形态空间占据他们自己的利基,”桑杰特兰希哈尼说,一哈佛大学博士后研究人员和第一作者。 “因此,两种杂交种共同构成的基因变异与自然选择相结合导致了喙形态的演变,这种形态具有竞争性和独特性。”

传统上,物种的定义包括无法从杂交物种中产生完全可育的后代,例如马和驴的情况就是如此。然而,近年来已经明确的是,一些通常避免相互繁殖的密切相关的物种确实产生能够将基因传递给后代的后代。这项研究的作者以前曾报道说,在过去的几千年中,达尔文雀的物种之间存在相当数量的基因流。

这项研究最引人注目的一个方面是,两个不同物种之间的杂交导致了一种新的谱系的发展,即只有两代人表现为达尔文雀的任何其他物种后,乌普萨拉大学教授雷夫安德森解释道,隶属于瑞典农业科学大学和德州农工大学。 “一个自然主义者,如果不知道这个家族出现在最近的时候,就会认识到这个家族是岛上四种物种之一。这清楚地表明了长期野外研究的价值,“他说。

这组作者说,在达尔文雀的进化过程中,像大鸟这样的新血统很可能起源了很多次。大多数这些谱系已经灭绝,但有些可能导致了当代物种的进化。 Andersson表示:“我们没有迹象表明大鸟系列的长期存活,但它有可能成功,它为物种形成发生的一种方式提供了一个很好的例子。 “查尔斯达尔文本来很高兴看过这篇论文。”

出版物:Sangeet Lamichhaney等人,“达尔文雀科中的快速混合形态”,科学2017年11月23日:eaao4593; DOI:10.1126 / science.aao4593

来源:普林斯顿大学


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