蜂鸟的演化正在蓬勃发展

这个成功的、拥有2200万年历史的类群,其物种数量可能会在趋于稳定之前翻一番

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蜂鸟仅用了2200万年就从一个共同祖先演化出338种微小而色彩斑斓的物种。而且它们的演化尚未结束。

加州大学伯克利分校的进化生物学家吉姆·麦奎尔和他的合作者发现,尽管一些蜂鸟类群已经饱和了它们环境中可用的空间,但其他类群仍在以惊人的速度发展成新物种。通过比较它们的物种形成和灭绝速率,麦奎尔的团队计算出,在未来数百万年内,蜂鸟物种的数量可能会在达到平衡之前翻一番。研究结果发表在《当代生物学》杂志上。

墨西哥克萨拉帕生态研究所的进化生物学家胡安·弗朗西斯科·奥尔内拉斯说:“这是关于一个不完全适应辐射的最壮观已知例子的独特证据。”(“适应辐射”是生物学家用来描述快速分化成不同物种的术语。)


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蜂鸟仅分布于新大陆,大多数物种生活在南美洲。麦奎尔的团队通过比较284个物种的DNA,对该类群的进化进行了有史以来规模最大的研究。

路易斯安那州立大学巴吞鲁日分校的遗传学家罗布·布鲁姆菲尔德说:“这令人印象深刻。” “他们使用的样本是鸟类学家在30多年的时间里,在美洲中部和南美洲的偏远地区搬运液氮罐和收集的成果。” 研究人员收集了组织样本,需要将其冷冻以进行DNA测序。

快速的工作者
分析表明,蜂鸟分为九个主要的谱系,这些谱系在过去的2200万年中在南美洲彼此分化。但是,它们最早在大约4200万年前从一个姐妹群——雨燕——中分化出来,化石表明这种分裂一定发生在欧亚大陆。“这是一个相当大的差距!” 麦奎尔说。蜂鸟无法飞越海洋,因此它们一定是通过陆路旅行,跨越白令海峡的陆桥进入北美,然后向南迁徙。

一旦它们到达南美洲,它们就发生了戏剧性的辐射——尤其是在安第斯山脉。这些山脉仅占美洲陆地面积的7%,但却是40%蜂鸟物种的家园。其中许多物种一定是在过去1000万年内出现的。这个时期正是安第斯山脉开始快速隆起的时期,这表明山脉可能在刺激物种多样化中发挥了作用。

麦奎尔说:“安第斯山脉有点像是蜂鸟最糟糕的栖息地。” 这些鸟类“具有超高的代谢率,氧气供应量却很低。由于空气密度降低,悬停也更加困难。然而,它们却在那里做到了。” 尽管已知有些昆虫在高海拔地区觅食,但他表示,在寒冷的高山地区,昆虫相对较少,为蜂鸟占据它们的位置传授花粉留下了空间。山脉还提供了各种各样的栖息地,从孤立的山谷到气候快速变化的陡峭山坡。蜂鸟非常适合利用这些生态位。

但是奥尔内拉斯说,麦奎尔和他的团队夸大了安第斯山脉环境的重要性。从蜂鸟典型的鲜艳色彩、精致的装饰、壮观的求偶展示和复杂的叫声来看,性选择几乎肯定在它们的进化中发挥了重要作用。

无论如何,蜂鸟产生新物种的速度正在减慢,可能是因为它们的空间或生态位即将耗尽。但是麦奎尔发现,一些谱系的多样化速度比其他谱系快15倍,并且仍然保持着较高的速度。“速率到处都是,” 他说。“即使生态空间开始耗尽,仍然有更多物种的空间。”

本文经《自然》杂志许可转载。这篇文章于2014年4月3日首次发表

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