科学家通常认为自然选择是一个缓慢的过程,需要几代人不断渐进地变化。但是,正如今天发表在《自然》杂志上的一项研究表明,有时这个系统可以采取更快的方式,特别是在飓风这样的突发事件之后。由于人类活动引起的气候变化,这些灾难变得越来越频繁,了解飓风如何影响生活在飓风登陆地的物种至关重要。这项研究主要是由于时机的把握而取得的成果,它提供的证据表明,至少对于一种蜥蜴科来说,飓风可能会引发某些特征的快速自然选择过程。 2017 年,就在飓风伊尔玛袭击特克斯和凯科斯群岛的四天前,生态学家科林·多尼休在两个偏远岛屿上完成了对当地变色蜥蜴物种(Anolis scriptus,蜥蜴科)的调查。他正在研究蜥蜴的身体特征,为计划消灭入侵黑鼠做好准备,他的团队计划在消灭黑鼠几年后返回这里,看看蜥蜴是否发生了变化。但仅仅六周后,在飓风伊尔玛和飓风玛丽亚先后袭击这些岛屿后,多尼休又回到了松岛和水岛,重复了他的调查。这一次,他们的目标是看看在飓风中幸存下来的变色蜥蜴是否有共同的身体特征。 在这两个岛上,多尼休的团队沿着与最初研究相同的路线行走,发现那些趾垫比平均尺寸大 6% 到 9%、后腿短、前腿长的蜥蜴能够坚持下来。他的团队调查了大约 100 只蜥蜴。 多尼休和他的合著者认为这是自然选择的证据——换句话说,适者生存,然后将他们的特征传给他们的后代。“这很有道理,特别是因为我们看到两个岛屿都出现了同样的模式,”多尼休说。然而,由于这项实验最初是为了研究不同情况下几年内的变化而设计的,他们不能明确排除这种变化的其他可能解释,比如大趾蜥蜴从其他地方被吹到岛上。 在收集了现场数据后,研究人员对在风暴中幸存下来的蜥蜴进行了一些实验室实验,以观察它们在飓风中的表现,结果制作出了互联网上有史以来最怪诞的视频之一(在发布时,这只蜥蜴的 GIF 已经吸引了全世界动物爱好者的注意。)他们观察到,蜥蜴将自己置于栖木上避风的一侧,并用前腿挂在上面。 如果自然选择正在发生,那么蜥蜴的基因转变很可能在一代之内就能观察到,变色蜥蜴进化生物学家玛莎·穆尼奥斯 (Martha Muñoz) 说道。穆尼奥斯未参与这项研究,她表示这项研究属于“精英俱乐部”的科学研究,而这项研究的实现完全是偶然的。她还表示,这项研究为科学家们在过去几十年才开始理解的事情提供了进一步的证据:“进化和自然选择是你可以在野外很短时间内观察到的事情。” 飓风是自然选择的原因之一,这也解释了过去半个世纪里研究人员观察到的一些其他现象。中美洲和南美洲以及加勒比海岛屿生活着 400 多种变色蜥,它们受到了广泛的研究。“变色蜥生物学中一直有一个谜团,那就是为什么岛屿动物群的趾垫比生活在大陆的类似物种要大得多,”多尼休说。“这次飓风的结果让我们对这个长达数十年的谜团的潜在解释有了些许了解。” 这一结果指出,飓风间歇性袭击的岛屿可能存在更广泛的模式:这些零星事件可能通过自然选择,帮助塑造了世世代代生活在这些岛屿上的动物。“将这些微进化事件、这些小小的自然选择时刻与更大的宏观进化模式联系起来的想法,实际上是一个悬而未决的问题,”多尼休说。此外,多尼休的合著者乔纳森·洛索斯说:“这项研究表明,进化还有另一个我们不了解的方面。”他说,这是第一项表明飓风有可能推动物种内部的自然选择,而不仅仅是无差别地消灭物种成员的研究。 下一步将是弄清楚如何有目的地研究此类事件,而不是像本例中那样偶然发生。为了最终证明自然选择正在发生,并且具有某种体型的蜥蜴存活率更高,需要在飓风前后对单个蜥蜴进行标记和研究,他说。鉴于预测飓风的路径和发生情况的难度,这将需要一些工作,也许还需要一点运气,但这项研究表明,这可能是值得的。 |
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