一项新的研究发现,水生哺乳动物(如 虎鲸、 海豚 和鲸鱼)再次进化到陆地上生活的可能性几乎为零。研究人员发现,使这些动物能够在水中生存的适应性已经超过了一个进化阈值,这个阈值标志着回归陆地生活的“不归路”。
在3.5亿至4亿年前,第一批鱼类爬出水面,登上陆地。这些笨拙的脊椎动物有了肢体的雏形,使它们能够蹒跚而行,随后的几代进化成为我们今天看到的四足动物物种。
四足动物是具有四肢和明显指趾的脊椎动物,包括两栖动物、爬行动物和哺乳动物。虽然大多数哺乳动物留在陆地上,但有些(大约在2.5亿年前开始)返回水中,发展出适应性,使它们能够利用这些栖息地。
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陆地过渡只发生过一次,但回归水中的过渡却多次发生——这导致研究人员质疑水生哺乳动物是否可以重新适应陆地生活,如果不能,为什么?
在7月12日发表于《英国皇家学会B辑:生物科学》杂志上的一项新研究中,研究人员研究了超过5600种哺乳动物物种,以调查这个问题。他们发现,从陆地到水中的转变很可能是“不可逆转的”。
进化不可逆转的观点最早是由比利时古生物学家路易·多洛在19世纪提出的。该原则被称为多洛定律,指出一旦一个复杂的性状在谱系中随着时间的推移而丢失,它就不太可能在后代中重新出现。
为了在哺乳动物身上验证这一观点,研究人员将数千个物种分为四类:完全陆生物种、具有一些水生适应性但仍能在陆地上移动的物种、在陆地上活动能力有限的物种,以及完全水生的群体,如鲸鱼。
研究人员的模型考察了物种之间的进化关系,分支代表共同祖先。通过比较这些物种之间的特征,研究人员创建了模型,估计了进化出特定性状的概率。
瑞士弗里堡大学的博士生、主要研究作者布鲁娜·法里纳告诉《Live Science》:“我们工作的主要重点之一是包括从完全陆生到完全水生的整个适应梯度,并测试这些适应是否是不可逆转的。”
该团队发现,半水生和完全水生物种之间存在一个阈值,一旦超过该阈值,水生适应性就是不可逆转的。向水生环境的过渡与多种变化有关,包括增加的体重,这有助于它们在较冷的环境中保持热量,以及肉食性饮食,以支持它们增强的新陈代谢。布鲁娜告诉《Live Science》,这些变化可能使它们难以与陆地生物竞争。
法里纳说:“我们发现,以[小步]从完全陆生过渡到半水生是可能的,但对于某些水生适应性来说,存在一个不可逆转的阈值。” 因此,像鲸鱼和海豚这样的完全水生动物回到陆地的机会实际上为零。
利默里克大学比较基因组学研究员维拉格·夏尔马(Virag Sharma)告诉《Live Science》:“虽然多洛定律在这种宏观进化研究中经常出现,但作者已经能够揭穿从海洋到陆地的过渡并非完全不可能的神话。” 夏尔马没有参与这项研究。
他补充说,该论文仅关注哺乳动物,因此未来的研究可以着眼于同样的不可逆性是否也适用于其他四足动物谱系。
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