进化越快 灭绝也越快？

• 2021-12-05 08:53:31 来源：科普中国网

01

生物多样性是不均衡的，这表现在许多同样古老的姐妹进化分支，有的包含的物种很多，有的则很少。

人们通常认为，在生物多样性的进化过程中，许多大的进化分支是通过快速的进化出现的，它们拥有更高的生物多样性；而较小的分支则经历了更缓慢的进化，它们的生物多样性更低。

然而在上世纪40年代，著名古生物学家乔治·盖洛德·辛普森（George Gaylord Simpson）在他的经典著作《进化的节奏和样式》一书中，提出了与之相悖的观点。

辛普森认为，快速的进化可能导致不稳定和灭绝，缓慢的进化则可以导致更高的生物多样性。因为高速率的进化不太可能持续很长时间，它会使得进化分支可能非常不稳定，以至于灭绝或转向较慢的进化速率。他通过在达尔文进化论的框架下研究进化的基本模式，观察到许多快速进化的物种其实属于不稳定群体，这些群体有可能适应快速变化的环境。

这是一个具有挑战性的观点。现在，一项新发表于《古生物学》杂志的研究通过调查蜥蜴以及它们的一些近亲，为辛普森的说法找到了证据。简单来说，他们的研究结果表明：进化得越快，灭绝得也越快。

02

在这项新研究中，研究人员分析了蜥蜴、蛇和它们的一些近亲在内的被称为鳞龙次亚纲的动物类群。鳞龙次亚纲起源于2.5亿年前的中生代早期，可分为有鳞目和喙头目两个主要大类。其中，有鳞目发展成了现代蜥蜴和蛇等10000多种动物；而喙头目现如今只剩下一个单一物种——喙头蜥（亦称新西兰大鳄蜥）。

喙头蜥、蜥蜴和蛇的进化树。在恐龙时代，喙头蜥的已灭绝近亲进化迅速，而蜥蜴和蛇则进化缓慢。| 图片来源：Dr Tom Stubbs

在这次研究之前，研究人员原本期待会在喙头目动物身上发现缓慢进化的痕迹，而在有鳞目动物身上发现快速进化的痕迹。然而，他们观察到的情况正好与预期相反。他们发现在有鳞目的前三分之二的进化史中，都有着缓慢的进化率；而其姐妹进化分支——喙头目，虽然如今只由一个物种组成，但在过去却显示出了快速的进化率。

研究人员调查了这些早期爬行动物的体型变化速度，发现虽然有的有鳞目动物（尤其是那些有着特殊生活方式的）在中生代进化得很快，但喙头目动物的进化速率更快，它们的平均进化速率明显快于有鳞目动物，大约是本底进化速率的两倍。这一发现大大出乎研究人员的预料。

在中生代后期，所有的现代蜥蜴和蛇类都出现了，并且开始多样化起来，它们与恐龙生活在一起，但在生态上可能并不与它们产生接触。这些早期的蜥蜴大多很小，以虫子、蠕虫和植物为食。

在大约2亿年的时间里，蜥蜴和蛇（有鳞目）的进化速率（蓝）远低于喙头目（绿）的进化速率，而这只是在最近5000万年左右才发生了逆转。红色线条显示了所有鳞龙次亚纲在整个地质时期的平均进化速率。| 图片来源：Armin Elsler

到了大约6600万年前，恐龙灭绝之后，喙头目动物和有鳞目动物都遭受了重创。然而，有鳞目动物的物种数目却在后来得到了恢复；而在中生代的大多数时期都表现得像是“革新者”和“快速进化者”的喙头目，则其实在中生代末期之前就显著减少了，且在那之后，整个动态发生了变化。

03

我们都听过《伊索寓言》中的《龟兔赛跑》的故事，在这个故事里，跑得快的兔子输了比赛，而跑得慢的乌龟最终第一个冲过了终点线。这则故事想要传达的信息是，只有稳扎稳打才能赢得比赛。其实从达尔文时代开始，生物学家就一直在争论，进化到底是更像《龟兔赛跑》中的兔子还是乌龟。许多由大量物种组成的生物群体，究竟是短时间内快速进化的结果，还是长时间内缓慢进化的结果？

从最新的研究结果来看，缓慢而稳定的生存方式让中生代的有鳞目赢得了竞赛；而当时快速进化且有着繁荣生命史的喙头目，则以只留下一个幸存者而落败。对于快速进化的生物群体来说，有时它们可以稳定下来，并很好地生存下去；但在更多的情况下，它们的灭绝速率也会非常快，快到和新物种出现的速率一样，其结局就像在赛跑途中打盹的兔子一样。

另外，根据辛普森的预言，进化缓慢的物种可能也会缓慢走向灭绝，并能够在较长一段时间内比快速进化的物种更为成功，就像寓言中缓慢移动但坚持不懈的乌龟那样。接下来，研究人员希望能够探索更多其他生物群体的情况，从而证明快速进化会导致短期的高度多样化，但最终导致长期的低生物多样性。

标签： 头目 物种 动物 进化速率 蜥蜴 生物多样性 分支 龟兔赛跑

推荐阅读

猜您喜欢