本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
我在四足动物动物园(Tet Zoo)的长期目标之一是完成我的世界蟾蜍系列文章……实际上,这最初是一个短期目标,但最终花费的时间比预期的要长。这个巨大的、近乎全球分布的无尾目类群(正式名称为蟾蜍科 Bufonidae)包含了令人难以置信的多样性,并且已经发表了大量关于所涉及物种、它们的行为和生物学,以及它们之间可能存在的关系的研究。
如果您读过本系列之前的任何部分(到目前为止,所有部分都发布在四足动物动物园 ver 2:链接如下),您就会知道,冠蟾蜍似乎起源于南美洲*,在白垩纪或新生代早期。冠蟾蜍科 Bufonidae 内的所有“基部”谱系都由相对较小的物种组成,这些物种不善于扩散,产卵量小,并且缺乏通常是该类群典型特征的大型腮腺。这些“原始”蟾蜍有时被归为非单系集合,称为无舌蟾亚科 Atelopinae。
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* 看起来最早的蟾蜍居住在冈瓦纳西陆,在南美洲与南极洲分离之前(这一事件直到渐新世才完全发生)。因此,蟾蜍科 Bufonidae 的最早成员——甚至是冠蟾蜍科 Bufonidae 的最早成员——可能生活在南极洲。“冠群”是由现存物种界定的群体;包括冠群及其近缘化石亲属的进化枝是“全群”。
在始新世的某个阶段,我称之为“ver 2”的蟾蜍进化出来了。与早期的谱系相比,这些蟾蜍通常是大型到非常大型的蟾蜍,产卵量大到惊人的大,具有异养幼虫(即,幼虫从环境中觅食,而不是依赖母体提供的食物来源),并且拥有大型到巨大的腮腺。综合来看,这些特征使得“ver 2”蟾蜍成为新区域的极其成功的殖民者。范·博克斯莱尔等人。(2010) 将它们描述为表现出“范围扩张表型”,并描述了这些新特征的进化如何“启动了全球殖民的时期,并引发了蟾蜍的主要辐射”(第 679 页)。
在本系列的前几部分中,我介绍了所有“无舌蟾亚科”蟾蜍,然后考察了“ver 2”进化枝Rhaebo 和 Peltophryne 的南美洲和加勒比海成员。这些分类群似乎位于巨大进化枝之外,该进化枝包括所有其余的蟾蜍。那么,接下来是什么?几项系统发育研究发现,一组非洲蟾蜍占据了 Rhaebo 和 Peltophryne 与通常更熟悉的旧世界和美洲蟾蜍谱系 Bufo(狭义!)、Anaxyrus(普通美洲蟾蜍及其同类)、Incilius(中美洲蟾蜍)和 Rhinella(海蟾蜍及其同类)之间的树状位置。因此,接下来考虑这些非洲类群似乎是合适的。
将树的一部分倒置
然而……在我撰写这一系列文章期间,出现了几项关于蟾蜍系统发育和生物地理学的主要分析。可以说,由于伊内斯·范·博克斯莱尔等人在《科学》杂志上发表的优秀论文*(范·博克斯莱尔等人,2010 年),蟾蜍系统发育在 2010 年真正获得了高度关注。虽然在树状结构的几个主要方面达成了广泛共识,但关于蟾蜍系统发育的不同研究在一些重要方面存在根本差异。这使得对树中特定分类群的位置进行概括变得困难。
* 我这样说当然无意冒犯许多其他发表过蟾蜍系统发育研究的作者,有时是在《林奈学会动物学杂志》、《分子生物学与进化》、《动物分类学》和《进化》等权威出版物上发表的。
几项系统发育研究发现,像 Anaxyrus、Incilius 和 Rhinella 这样的新世界蟾蜍进化枝嵌套在一个旧世界进化枝中,该进化枝包括 Bufo(狭义)以及许多非洲和欧亚蟾蜍谱系。现在人们普遍认为蟾蜍起源于美洲(参见上面的注意事项),后来传播到旧世界,但在这种系统发育产生的场景中[见上文],一个旧世界谱系(导致 Anaxyrus、Incilius 和 Rhinella)后来迁移回美洲,据推测是在古近纪期间(普拉穆克等人,2008 年)。在这个模型中,旧世界蟾蜍相对于“年轻的美洲”进化枝是并系的。
然而,范·博克斯莱尔等人。(2009, 2010) 恢复的较新系统发育颠倒了这种关系,并发现 Anaxyrus、Incilius 和 Rhinella 位于包括所有旧世界蟾蜍的进化枝之外。在这种这种系统发育产生的场景中,Anaxyrus、Incilius 和 Rhinella 的祖先从未离开美洲,并且旧世界蟾蜍是单系的,而不是相对于 Anaxyrus、Incilius 和 Rhinella 是并系的。
我们稍后将再次回到这个问题,但现在我将坚持最初安排文本的方式。也就是说,我们将在介绍 Rhinella 等之前,先介绍各种非洲和许多欧亚谱系。那么,现在是时候看看各种非洲蟾蜍了。正如我们将看到的,其中许多是奇特的、鲜为人知的小动物,它们的系统发育位置和保护状况通常不确定。如果您正在写关于它们的博客,那么还有一个额外的复杂之处,它们太晦涩难懂,很少有插图或照片……
是时候处理非洲蟾蜍了
至少一些非洲蟾蜍似乎属于非洲特有的进化枝(尚未命名)(弗罗斯特等人,2006 年;范·博克斯莱尔等人,2009 年,2010 年)。为方便起见,我将从现在开始将其称为“非洲进化枝”。弗罗斯特等人。(2006) 和普拉穆克等人。(2008) 发现“非洲进化枝”深深地嵌套在蟾蜍科 Bufonidae 内,接近 Bufo 狭义和“年轻的美洲”进化枝,而范·博克斯莱尔等人。(2009, 2010) 发现它是所有剩余旧世界谱系的姐妹群。
“非洲进化枝”由几个传统上归类于 Bufo 的蟾蜍谱系组成,但最近因通常的原因而被赋予了自己的名称(这是因为它们在系统发育中与 Bufo 狭义的类群不接近)。这些是 Amietophrynus Frost et al., 2006, Capensibufo Grandison, 1980, Vandijkophrynus Frost et al., 2006 和 Mertensophryne Tihen, 1960(或许还有 Schismaderma Smith, 1849)。其中一些非常奇怪(看看相邻图像中显示的蝌蚪)。
我们将在下一篇文章中介绍它们。
有关四足动物动物园蟾蜍系列的前几篇文章,请参阅……
有关雨蛙亚目无尾目的前几篇文章,请参阅……
参考文献 - -
Channing, A. 1978. 罗得西亚的一个新的蟾蜍属(两栖纲:无尾目)。Herpetologica 34, 394-397.
Frost, D. R., Grant, T., Faivovich, J., Bain, R. H., Haas, A., Haddad, C. F. B., De Sá, R. O., Channing, A., Wilkinson, M., Donnellan, S. C., Raxworthy, C. J., Campbell, J. A., Blotto, B. L., Moler, P., Drewes, R. C., Nussbaum, R. A., Lynch, J. D., Green, D. M. & Wheeler, W. C. 2006. 两栖动物生命之树。美国自然历史博物馆公报 297, 1-370.
Pramuk, J. (2006). 南美洲蟾蜍属(无尾目:蟾蜍科)的系统发育推断来自综合证据。《林奈学会动物学杂志》,146 (3), 407-452 DOI: 10.1111/j.1096-3642.2006.00212.x
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Van Bocxlaer, I., Biju, S. D., Loader, S. P. & Bossuyt, F. 2009. 蟾蜍辐射揭示了进入印度的扩散是西高止山脉-斯里兰卡生物多样性热点地区特有现象的来源。BMC 进化生物学 2009, 9:131 doi:10.1186/1471-2148-9-131
- ., Loader, S. P., Roelants, K., Biju, S. D., Menegon, M. & Bossuyt, F. 2010. 逐渐适应范围扩张表型启动了蟾蜍的全球辐射。科学 327, 679-662.