“活化石”蜥蜴不断进化——只是你看不见而已

关于“停滞悖论”的新研究挑战了进化规则

A close-up photo of a brown Anolis with red throat shown against a black background.

古巴棕色变色蜥。

Paul Starosta/Getty Images

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进化可以带来惊人的改变:例如,今天的空中鸣禽是由数百万年前漫游的无翅膀、陆生的恐龙进化而来的。但有些生物似乎变化甚微,即使经过漫长的岁月——腔棘鱼,一种现代鱼类,几乎与它4.1亿年前的化石同类完全相同。

长期以来,科学家们一直想知道这些物种是如何承受自然选择的压力的。对于这种“停滞悖论”,普遍的假设是自然选择通过选择中等或平均的特征(所谓的稳定选择),而不是选择会导致物种变化的更极端的特征(定向选择),从而使某些物种保持不变。但是,一项发表在《美国国家科学院院刊》上的研究反驳了这一观点,表明进化不断地偏爱看似不变的动物身上不同的特征,这些特征可以提高短期生存能力。然而,从长远来看,“所有这些进化都会相互抵消,导致没有变化,”该研究的主要作者、佐治亚理工学院的生物学家詹姆斯·斯特劳德说。

斯特劳德和他的同事研究了四种变色蜥蜴物种,它们都在佛罗里达州费尔柴尔德热带植物园的一个小岛上生活了2000万年,相对没有变化。研究人员每六个月捕捉这些种群的成员,持续三年。他们测量了每只蜥蜴的头部大小、腿长、体重和高度,以及其粘性脚趾垫的大小,并记录了哪些个体存活下来。斯特劳德预计会观察到稳定选择在起作用,以保持中等特征。相反,他看到了更清晰的定向选择证据:一些具有独特特征的蜥蜴,例如更粘的脚趾,在短期内生存得更好。


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然而,在每一代中,“最佳”特征都会发生变化——例如,长腿在某些年份有助于生存,而短腿在另一些年份则有助于生存。选择的方向和强度波动如此之大,以至于有时没有明显的模式。普林斯顿大学进化生物学家罗斯玛丽·格兰特说,这种变化可能“在微观尺度上来回发生,没有净方向性变化”,她研究了达尔文雀类中的稳定选择。

由于这项新研究表明,自然选择每年都偏爱极端特征而不是中等特征,因此其结果不支持稳定选择理论。相反,它们为“为什么我们看到我们认为是稳定选择的情况提供了一个很好的解释,”斯坦福大学研究进化的生态学家福卡米忠司说。许多新特征在短期内不断进化,但从长远来看,它们并没有提供至关重要的优势。换句话说,处于停滞状态的物种可能只是找到了在它们的环境中获得持久成功的最佳特征组合。

那么,当一个静态物种的环境发生更剧烈的变化时会发生什么呢?为了帮助回答这个更大的问题,斯特劳德仍然在前往佛罗里达州,以追踪更多代蜥蜴。

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