物種形成最快的速度發生在高緯度和最冷的海洋水域

物種形成最快的速度發生在高緯度和最冷的海洋水域

這項於7月4日在《自然》雜誌上發表的新研究表明，在過去的幾百萬年里，冷水和極地海洋魚類形成新物種的速度是熱帶魚類的兩倍。

「這些發現既令人驚訝又自相矛盾，」密歇根大學進化生物學家丹尼爾·拉布斯基說，他是這項研究的主要作者。許多假說解釋了極端的熱帶多樣性是物種快速形成的結果，但從未在魚類中進行過實驗。

「我們的結果與我們的直覺相悖，也出乎我們的意料，因為我們發現物種的形成實際上是在物種豐富度最低的地理區域中最快的。」

作者承認他們不能完全解釋他們的結果，這與熱帶作為海洋魚類多樣性的進化搖籃的觀點是不一致的。這一發現也引發了人們的疑問，即該研究小組所記錄的迅速的冷海物種形成，是否反映了那裡海洋生物多樣性最近正在不斷擴大。

常識表明，高速率的新物種形成將最終導致令人印象深刻的生物多樣性水平。但這取決於有多少新形成的物種存活下來，有多少物種滅絕。而滅絕率不能通過目前研究中使用的方法來解決。

「你在一個地區發現的物種數量在很大程度上是新物種形成的速度和物種滅絕的速度之間的平衡，」拉博斯基說。在我們所記錄的寒冷的高緯度海洋中，魚類的快速形成只會導致物種多樣性的增加，如果它通常高於滅絕的話。

「滅絕是這個謎中缺失的部分，但它是最難理解的。」我們現在正在使用化石和新的統計工具，試圖弄清楚物種滅絕在極地和熱帶地區可能發生了什麼。

在這項研究中，來自8個機構的拉博斯基和他的同事通過考察緯度、物種豐富度與海洋魚類中新物種形成率之間的關係，驗證了人們普遍認為在熱帶地區物種形成率最快的假設。他們組裝了一棵時間校準的進化樹，包括所有31526種有鰭的魚類，然後將分析重點放在全球的海洋物種上。

在研究中分析的魚類中，超過三分之一的物種都有遺傳數據，進化樹是通過139個化石分類群的資料庫進行時間校準的。

進化樹，也被稱為系統發生樹，是一個分支圖，顯示了各種物種之間推斷的進化關係。根據拉博斯基的說法，為這個項目組裝的這棵樹是有史以來為任何一群動物所創造的最大的時間刻度系統發育樹之一。

研究人員估計了大多數海洋魚類的地理範圍，包括所有擁有遺傳數據的物種。然後他們使用複雜的數學和統計模型來估計不同種類的魚類分裂成新物種的速度。

「分析這類數據的計算挑戰是相當極端的，」研究合著者、加州大學洛杉磯分校的進化生物學家邁克爾·阿爾法羅(Michael Alfaro)說。他說，研究中的分析要求數千台台式電腦連續運行數月。

在南極冰魚和它們的親戚中出現了一些速度最快的新物種。其他具有極高物種形成率的溫帶和極地類群包括蝸牛、鰻魚和石斑魚。

與珊瑚礁相關的最大的三種魚類——水螅類、脂鯉類和蝦虎魚——的物種形成率較低至中等。

「事實上,珊瑚礁魚類支持許多比極地儘管這些低利率可能與他們有很多歷史悠久的連通性和行動能力的聚集地,」合著者彼得說澳大利亞研究理事會的牧場主人珊瑚礁研究卓越中心和耶魯大學的前面。「我們的研究確實從新的角度描繪了珊瑚礁的多樣性。」

「誰會想到你會這些炸藥的物種形成發生在最冷的南極海域,那裡的水是在冰點和魚像銀魚有各種各樣的真正瘋狂的適應這裡的生活,喜歡特別抗凍蛋白血液中防止凍結,「Rabosky說。

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