螞蟻告訴我們：巴拿馬地峽的形成比曾以為的早三百萬年

菲爾德博物館的科學家們對行軍蟻使用了全新的基因組學方法，發現連接美洲地區的陸橋的出現可能比人們先前推測還要早上百萬年。

來源 菲爾德博物館

翻譯 鄭邦曉

審校 劉小鷗

行軍蟻是新熱帶區陸地生態系統里的頂級捕食者，成百上千隻螞蟻通過集體協作來搜索、獵殺和轉移獵物

長期以來，科學家們認為巴拿馬地峽於三百萬年前從海中浮現，隨之開啟了南、北美間物種交換的熱潮。然而，近期的地質學和生物學論著都對此爭執不休，這個簡單的版本或許已無法很好地解釋現有的證據。在一份新的《分子生態學》報道中，菲爾德博物館的科學家們對行軍蟻使用了全新的基因組學方法，深入探索物種交換，他們發現連接美洲地區的陸橋的出現可能比人們先前推測還要早上百萬年。

菲爾德博物館和芝加哥大學的博士生馬克思·溫斯頓（Max Winston）表示：「目前科技的進步讓我們能夠將基因組學的方法應用在生命之樹上，從而加速科學發現的進程。多虧這些技術，才使地峽上反覆出現的物種形成的顯著模式得以示人。我們的研究既暗示著早期陸橋在物種向中美洲移居時的作用，也突顯了地峽在生物多樣性形成中的重要性。」

然而在眾多生物中，為何科學家們「偏愛」行軍蟻呢？因為它們本身的生物學特性使它們成為研究陸地物種擴散的理想材料。比如，儘管行軍蟻遍布熱帶，但它們卻在整個加勒比群島不見蹤影。這聽上去似乎出乎意料，其實答案就在它們的無翼女王身上——因為沒有翅膀，所以它們只能乖乖通過陸地移居。這個重要的事實排除了百萬年前行軍蟻從空中或水上向中美洲擴散的可能性。

新熱帶鬼針游蟻（Eciton burchellii）的工蟻正協作用身體搭建活體橋樑

馬克思表示：「我熱愛這項研究，因為我們能夠利用生物獨特的生物學特性來解決一個縈繞數十年的關於地球歷史的問題。行軍蟻是頂級捕食者，它們集結成龐大的群體，通過集體作戰來搜索、獵殺和轉移獵物。但當一同行動的群體很大，在環境中擴散要困難得多。

菲爾德博物館館長科里莫羅表示：「巴拿馬的出現可以說是美洲近代地質史上最重要的事件之一。這項研究不僅告訴我們行軍蟻的進化歷程，它也幫助生物學家進一步了解地質事件是如何塑造如今的生物多樣性。」

論文基本信息

【題目】Early and dynamic colonization of Central America drives speciation in Neotropicalarmy ants

【作者】Max E. Winston, Daniel J. C. Kronauer, Corrie S. Moreau

【期刊】Molecular Ecology

【日期】First published 25 October 2016

【DOI】http://dx.doi.org/10.1111/mec.13846

【摘要】

Theemergence of the Isthmus of Panama is one of the most important events inrecent geological history, yet its timing and role in fundamental evolutionaryprocesses remain controversial. While the formation of the isthmus was completearound 3 million years ago (Ma), recent studies have suggested priorintercontinental biotic exchange. In particular, the possibility of earlyintermittent land bridges facilitating colonization constitutes a potentialmechanism for speciation and colonization before full closure of the isthmus.To test this hypothesis, we employed genomic methods to study the biogeographyof the army ant genus Eciton, a group of keystone arthropod predators inNeotropical rainforests. Army ant colonies are unable to disperse across waterand are therefore ideally suited to study the biogeographic impact of landbridge formation. Using a reduced representation genome sequencing approach, weshow that all strictly Central American lineages of Eciton diverged from their respective SouthAmerican sister lineage between 4 and 7 Ma, significantly prior to thecomplete closure of the isthmus. Furthermore, three of the lineage pairs formextensive and coincident secondary contact zones in Costa Rica and Nicaragua,with no evidence of gene flow. Such a discrete and repeated biogeographicpattern indicates at least two waves of army ant dispersal into Central Americathat were separated by significant genetic divergence times. Thus, byintegrating phylogenomic, population genomic and geographic evidence, we showthat early colonization of Central America across the emerging Isthmus ofPanamá drove parallel speciation in Eciton armyants.

【鏈接】http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/mec.13846/pdf

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※巴拿馬地峽形成之謎