研究人员对栖息鸟类的分析指出了进化多样化的新答案

大约200年前，当查尔斯·达尔文(CharlesDarwin)作为一位绅士博物学家前往加拉帕戈斯群岛时，他利用观察的力量发展了他的物种随时间进化的理论。

如今，进化生物学家唐纳德·迈尔斯(DonaldMiles)、罗伯特·里克莱夫斯(RobertRicklefs)和乔纳森·洛索斯(JonathanLosos)凭借庞大的数据集和统计分析的能力来研究群体内的物种如何发展自己独特的特征并成为新物种。

他们的结果可能会改变生物学家对物种多样化的看法。

1831年，达尔文在HMSBeagle号的旅程中采集了18种不同种类的雀形目鸟类或栖息鸟类的样本。这些物种的大小差异很大，并且根据它们的饮食有不同种类的喙。

一个世纪后，生物学家将它们称为“达尔文雀”，并将它们作为适应性辐射的典型例子，其中一个群体(也称为进化枝)内的快速多样性在岛屿或群岛上与在大陆上有所不同。

但也许并非如此，根据迈尔斯、里克夫斯和洛索斯在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上发表的一项新研究，该研究提出了这样一个问题：“雀形目鸟类的经典适应性辐射有多特殊?”

迈尔斯是俄亥俄大学艺术与科学学院的教授兼生物科学系主任。他和合著者，密苏里大学圣路易斯分校的Ricklefs。华盛顿大学的路易斯和洛索斯着手研究现有的适应性辐射假设。结果提出了一种新的替代可能性。

迈尔斯说：“传统上，生物学家在物种内部的关键创新和环境变化中寻求对物种异常多样化的解释，类似于达尔文的自然选择进化论。”“其他人将适应性辐射视为进化多样化分布的末端，其中一些进化枝是适应性辐射的结果，而另一些则不是。”

迈尔斯提供了如何使用岛屿雀形目鸟类的经典例子来说明另一种观点，即适应性辐射只是那些生态和形态差异最大的进化枝。

“但另一种可能性是，最多样化的进化枝的形态多样化是由相同的潜在进化过程造成的，至少在统计意义上，这一过程对于对照组的所有进化枝来说是共同的，”迈尔斯补充道。

从世界上的栖息鸟类那里寻找答案

研究人员利用里克莱夫斯积累的雀形目鸟类形态学的广泛数据集来寻找可能的答案，并采取了几种不同的方法来测试相互矛盾的理论。

“我们选择雀形目鸟类来检查某些进化枝是否表现出异常适应性多样化的证据。许多进化枝是适应性辐射的教科书示例，海洋岛屿上的生态机会经常被用来解释进化枝的多样性，”迈尔斯说。

研究人员使用相同的形态数据，但以两种不同的方式划分鸟类进化枝。首先，他们重点测量与运动和饮食相关的八种外部形态特征;这项工作是按分类单元定义的，包括2,627个物种，涵盖了世界上近一半的栖息鸟类。其次，他们查看了按年龄定义的数据，涵盖784个分支和5,598个物种。新西兰、马达加斯加和新几内亚被指定为“岛屿”物种。

研究人员在论文中写道：“我们调查了岛屿上雀形目鸟类进化辐射的著名案例是否与全球同类年龄的辐射相比产生了异常的多样性。”

迈尔斯说：“有几个鸟类群体是岛屿辐射的典型案例，其中包括仅限于单个岛屿和群岛的进化枝。”“其中最著名的是加拉帕戈斯群岛的达尔文雀，它们一直是许多进化多样性分析的主题。其他著名的岛屿进化枝包括夏威夷蜜旋雀、新几内亚的极乐鸟、美洲雀马达加斯加和西印度唐纳雀。”

研究人员还包括了鲜为人知的岛屿辐射例子——加勒比海盆地的反舌鸟和鸫。

他们还分析了鸟类进化枝之间“表型差异”(特征差异)的分布。最后，他们“关注了被认为促进适应性辐射的两个因素——岛屿和热带地区的多样化——并询问表现出这些因素的进化枝是否更加多样化，”他们写道。作为统计分析的一部分，他们研究了特殊情况，“观察到的进化枝超过第95个百分位数是否可以被视为极端值。”

他们的结论包括：

被认为是适应性辐射的进化枝的经典例子在大小差异方面与其他雀形目进化枝并没有数量上的区别。分布相似，但岛屿分支的大小差异较大。

鸟类进化枝之间表型差异的分布非常符合正态分布，这增加了“不需要对明显异常的多样性进行特殊解释的可能性”。

最后，研究人员表示，这些数据证实了他们的假设。

“大多数鸟类的进化枝都是根据一个单一的基本过程实现多样化的，”迈尔斯说。“这些数据并不排除关键创新或生态机会可以解释天堂鸟或蜜旋鸟等高度多样性的可能性，但我们的研究结果强烈表明，要警惕普遍认为巨大差异是表面现象的解释。有证据表明一个进化枝受到了其他鸟类进化枝未经历过的进化因素的影响。”

正如鸟类的进化多样性已被广泛研究一样，这种分析方法为适应性辐射的研究增添了另一个重要贡献。

迈尔斯说：“我们的结果可能会让许多人感到惊讶，因为它们几乎没有证据表明一组进化枝在质量上与所有进化枝的分布不同，但下一步使用更大的形态数据集和更精细的统计方法进行进一步分析将受到欢迎。”

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