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漫長的化路演化路上，這個物種為何越努力越不幸
（神秘的物種為何地球uux.cn報道）據(jù)科技日報（董麗萍中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所副研究員）：不同類群的生物、不同時間段的越努演化速率的異質(zhì)性在生物中廣泛存在，但產(chǎn)生異質(zhì)性的不幸機(jī)制還不清楚，可能與其自身的漫長遺傳和形態(tài)特征有關(guān)，但也與其他生物和生存環(huán)境相關(guān)。化路
人們通常認(rèn)為，物種為何在生物的越努進(jìn)化過程中，許多大的不幸進(jìn)化分支是通過快速進(jìn)化出現(xiàn)的，它們擁有更高的漫長生物多樣性；而較小的分支則經(jīng)歷了更緩慢的進(jìn)化，它們的化路生物多樣性更低。
然而在1944年，物種為何美國著名古生物學(xué)家喬治·蓋洛德·辛普森在他的越努經(jīng)典著作《進(jìn)化的節(jié)奏和樣式》中，提出了相悖的不幸觀點。辛普森認(rèn)為，快速的進(jìn)化可能導(dǎo)致不穩(wěn)定和滅絕，緩慢的進(jìn)化則可以帶來更高的生物多樣性。
這曾是一個具有挑戰(zhàn)性的觀點。然而最近，英國布里斯托大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院幾位研究人員發(fā)表于國際著名期刊《古生物學(xué)》的一項研究，通過調(diào)查包括蜥蜴和蛇等在內(nèi)的有鱗類以及它們的一些近親，證實了辛普森早期的觀點。他們的研究證實，生物的一些分支進(jìn)化得快，滅絕得也快。
物種進(jìn)化的快慢由什么決定
進(jìn)化是靠什么力量來驅(qū)動的？達(dá)爾文曾經(jīng)回答過這個問題。用現(xiàn)代的話語來表述，進(jìn)化的基本模式就是族群內(nèi)的基因與染色體的組態(tài)出現(xiàn)的頻率發(fā)生了變化。
“一個基因可能會改變頭顱的性狀，延長壽命，重構(gòu)翅膀的花色與形態(tài)，或創(chuàng)造出一個形態(tài)碩大的族群?！泵绹飳W(xué)家、博物學(xué)家愛德華·威爾遜在他的經(jīng)典著作《繽紛的生命》中寫到。
而關(guān)于物種進(jìn)化，不同的理論有不同的描述。
在1859出版的《物種起源》中，達(dá)爾文認(rèn)為在生物多樣性的演化過程中，許多大的演化枝似乎是通過快速演化而出現(xiàn)的，而較小的群體經(jīng)歷了緩慢的演化。
“傳統(tǒng)達(dá)爾文的演化理論認(rèn)為生物演化是漸進(jìn)的，即生物形態(tài)上的改變是逐漸的、積累性的。而間斷平衡理論則認(rèn)為生物在一定環(huán)境條件范圍內(nèi)趨于保守，變化是突然的、爆發(fā)式的，因此生物在一段時間內(nèi)保存不變，但在一個相對短的時間里會突然變化?！敝袊茖W(xué)院古脊椎動物與古人類研究所副研究員董麗萍向科技日報記者介紹，在生物演化歷史中，我們既觀察到漸進(jìn)的變化，也觀察到突然的變化。
辛普森是美國活躍在上世紀(jì)40年代至80年代的古生物學(xué)家，以其對進(jìn)化論和對動物物種洲際遷徙的理解和貢獻(xiàn)而聞名。
在研究中，辛普森在達(dá)爾文演化理論的框架內(nèi)審視了演化的基本模式，并觀察到，許多快速演化的物種屬于不穩(wěn)定的群體，它們有可能適應(yīng)快速變化的環(huán)境。1944年，他在經(jīng)典著作《進(jìn)化的節(jié)奏和樣式》中提出，高演化速度不太可能持續(xù)很長時間，因為快速演化的進(jìn)化枝可能非常不穩(wěn)定，以至于滅絕或會轉(zhuǎn)向擁有較慢進(jìn)化速度的物種。
那么，我們?nèi)绾魏饬可锏难莼俣龋秩绾味x一種新的性狀和分類群？董麗萍介紹，生物的演化速率就是單位時間內(nèi)在一個支系內(nèi)生物發(fā)生的變化。變化可以是分子上的，如單位時間內(nèi)DNA堿基對的變化數(shù)目；也可以是形態(tài)學(xué)的，如單位時間內(nèi)形態(tài)特征及性狀的變化數(shù)目。同一時間段內(nèi)變化數(shù)目多的支系，我們就說其演化速率快。“在生物學(xué)上，性狀就是可識別的形態(tài)特征。一個新的類群由這個類群共同擁有、與其他分類群有區(qū)別的性狀所定義?！倍惼颊f。
然而，由于化石等研究材料的不易得，以及研究方法、模型等方面因素的影響，古生物學(xué)家長期以來一直將“早期爆發(fā)”模型確定為許多進(jìn)化枝擴(kuò)展的最佳解釋，罕有實證檢驗辛普森的假說。直到布里斯托大學(xué)埃雷拉·弗洛雷斯博士等人研究的出現(xiàn)。
鱗龍類范本研究牽出一個意外
鱗龍類是爬行動物的一個超級支系，包括蜥蜴和蛇類組成的有鱗類，以及楔齒蜥為代表的喙頭類。
其中，現(xiàn)存有鱗類動物大約1萬種，它們的形態(tài)和生態(tài)各異，影蹤遍及世界各地的水陸空生境，從馬達(dá)加斯加拇指大小的微小變色龍到10米長的蟒蛇，以及同樣巨大的已滅絕的海洋滄龍都屬于有鱗類，它們多以海藻、植物、昆蟲和哺乳動物為食。相比之下，喙頭類早已式微，今天僅有單一物種——楔齒蜥存世，在地理上也僅限于新西蘭島嶼局部。
同是鱗龍類的“親戚”，它們的命運為何如此迥異？其實鱗龍類現(xiàn)存的生物多樣性，只是它們漫長進(jìn)化歷史的一個縮影。
在進(jìn)行鱗龍類的進(jìn)化速度研究之前，埃雷拉·弗洛雷斯博士等人原本期待會在喙頭類動物身上發(fā)現(xiàn)緩慢進(jìn)化的痕跡，而在有鱗類動物身上發(fā)現(xiàn)快速進(jìn)化的痕跡。然而，通過對167種中生代鱗龍類樣本的一系列研究，他們觀察到正好相反的情況。
埃雷拉·弗洛雷斯博士說，鱗龍類起源于2.5億年前的中生代早期，它們分化成有鱗類和喙頭類。他們發(fā)現(xiàn)，在有鱗類前三分之二的進(jìn)化史中，演化速率緩慢；而其姐妹演化分支喙頭類，雖然如今只由一個物種組成，卻顯示出曾有過快速的演化速率。
各種研究證據(jù)表明，在早期的鱗龍類演化過程中，喙頭類是更成功的、形態(tài)更具多樣化的群體，而最早的有鱗類動物的多樣性要少得多。直到白堊紀(jì)，喙頭類動物數(shù)量下降，但有鱗類動物卻經(jīng)歷了大量輻射，包括形態(tài)學(xué)和系統(tǒng)發(fā)育擴(kuò)展。也就是說，在新生代，蜥蜴、蛇等有鱗類動物仍然是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，但喙頭類動物已減少為楔齒蜥這樣“碩果僅存”的孑遺物種。
“進(jìn)化越快滅絕越快”或不具有普遍性
6600萬年前，恐龍滅絕之后，喙頭類動物和有鱗類動物都遭受了重創(chuàng)，但有鱗類動物的物種數(shù)目卻在后來得到了恢復(fù)，今天有超過1萬個物種存世，并且演化速度普遍較快。
這個結(jié)論，為辛普森當(dāng)年富有挑戰(zhàn)性的觀點提供了一個實例，證實了快速演化的生物類群在現(xiàn)代生命世界中不一定更繁盛。正如古老《伊索寓言》中賽跑的龜與兔，與喙頭類相比，有鱗類擁有像龜一樣緩慢的演化速率，但這卻意味著低水平的波動性和更少的滅絕風(fēng)險。
但是，董麗萍認(rèn)為，不同類群生物的演化速率有顯著區(qū)別。如埃雷拉·弗洛雷斯等人在《古生物學(xué)》上的這項新研究所示，同為鱗龍類的喙頭類和蜥蜴、蛇等有鱗類，就有著明顯不同的演化速率，在中生代時，喙頭類的演化速率顯著快于有鱗類。
同時，同一類群在不同時間段的演化速率也不相同，例如喙頭類和有鱗類身體大小的演化速率在白堊紀(jì)時都要比在侏羅紀(jì)時高。“不同類群的生物、不同時間段的演化速率的異質(zhì)性在生物中廣泛存在，但產(chǎn)生異質(zhì)性的機(jī)制還不清楚，可能與其自身的遺傳和形態(tài)特征有關(guān)，但也與其他生物和生存環(huán)境相關(guān)。”董麗萍說。
事實上，此前古生物學(xué)家對恐龍、輻鰭魚類、鱷魚類和甲殼類動物形態(tài)進(jìn)化的研究結(jié)果，已經(jīng)將演化枝的演化成功與快速演化速度等聯(lián)系起來。大多數(shù)其他定量研究表明，快速的演化速度是長期成功的關(guān)鍵，只是鱗龍類的情況正好相反而已。
“因此，‘進(jìn)化越快，滅絕也越快’這一現(xiàn)象不具有普遍性。現(xiàn)代生命世界中也存在快速演化且非常繁盛的生物類群，如上述提到的輻鰭魚類。目前還未能確定演化速率是否與一個類群最終能否延續(xù)下來有直接關(guān)系，而控制一個類群演化速率的因素也還不清楚?！倍惼颊f。

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