國際生物多樣性日：你真的懂什麼是物種嗎？

今天是5.22國際生物多樣性日，是聯合國環境署提議的旨在保護和可持續利用生物多樣性的國際性主題紀念日。5月6日，聯合國發文稱：百萬物種面臨滅絕。由於人類活動的影響，目前全球物種滅絕的速度至少比過去1000萬年的平均速度快數十至數百倍。

物種滅絕是個什麼概念，百萬物種滅絕又意味著什麼？是時候了解一下啦。

物種的概念

作為生物學的基礎問題，「物種」在不同的生物類群中，有不同的分類標準，無法完全統一。目前，有模式種、唯名論種、群體種、表型種、生態種、時間種、分支種和系譜種等數十個物種概念。

根據教科書上的定義，物種是生物分類學的基本單位，是互交繁殖的相同生物形成的自然群體，與其他相似群體在生殖上相互隔離，並在自然界佔據一定的生態位。

本質上來說，物種的差異體現在基因上，這些差異表現在DNA非編碼區、基因、基因組、染色體組、蛋白質組、個體表型等層次。個體之間多大的差異就算達到了種級的差異，是由分類學家界定的。

物種不僅是邏輯的聚類，而且是由個體的生殖、遺傳、生態、行為以及相互識別系統聯繫起來的生物個體集合。物種是進化的基本單元，是生物對環境異質性的應答，會對環境多樣化產生間斷與連續的適應。

物種的不連續性抵消了有性生殖的遺傳不穩定性。物種與種以上分類單元不一樣，是一個可以隨時間而變化的個體集合，是真實存在的，是生態系統的基本功能單元。

物種劃分依據

生物學中，以界、門、綱、目、科、屬、種對生物進行分類，又以生殖隔離作為判斷新物種的重要標誌。

自然狀態下交配，能產生可育後代的一類生物被認為是同一物種。教科書中的經典例子就是馬和驢，馬有64條染色體，驢有62條染色體，產生的後代騾子染色體數目為63條。

一般來說，染色體數量為奇數的生物是無法生育的，因為染色體無法正常配對（無法通過減數分裂形成卵細胞或精子）。所以，馬和驢交配產生的騾子不可育，因此，馬和驢屬於不同物種。

但事實上，基因可沒那麼死板，自然界中總是存在個例。就算是騾子，也能夠產生可育後代。

1988年在河南省就出現了一隻能生育的騾子。這是一匹母馬和一頭公驢交配產下的騾子。原本無法均等分離的染色體對，卻出現了奇蹟，產下了一隻被命名為駒的雄性生物。

關於國內母騾生駒的典型例子，中國農業科學院蘭州畜牧研究院所宗恩澤等人進行了多年系統研究的報道，共計約13匹之多。

除了可育的騾子，更令人大跌眼鏡的是同一物種之間也會出現生殖隔離現象。

比如，綠鶯這種鳥類在地理上是按照上圖中的環狀來分布的，1和2的綠鶯可以產生可育後代，2和3也可以產生可育後代，以此類推，6和7也是。

根據這種環狀關係，1和7也應該能產生可育後代，並且從地理位置上來看，1和7的綠鶯間隔最近。但現實情況卻是1和7的綠鶯出現了生殖隔離。

這兩種現象徹底顛覆了人們對生物遺傳學的認知，並且至今仍沒有一個合理的解釋。所以生物學中，也僅將出現生殖隔離作為新物種的重要依據，而不是唯一依據。

物種誕生的方式

-自然演化誕生新物種

地理隔離是形成新物種的重要因素，例如在地理隔離的幫助下，同一種群被分割成兩組，這兩組群體由於生長環境不同，產生了不同的基因突變，這些突變總是朝著適應環境的方向發展。經過長期積累，兩組種群的基因庫差異越來越大，無法產生基因交流，最終以生殖隔離作為物種獨立的標誌。

整個過程以萬年為單位，通常是百萬年或千萬年。

例如，250多萬年前的冰河世紀，北方的古代棕熊向北遷移，開始適應海洋和冰川生活，它們花了整整200萬年時間才演化成北極熊。如果只看這期間1萬年的時間，根本覺察不到任何變化。相比之下，人類壽命只有短短數十載，觀察到的物種演化更是微乎其微。

所以，自然演化誕生新物種需要極其漫長的歲月。

-人類也可以是造物主

特殊情況下，新物種也可以通過染色體變異實現跳躍式的物種形成。它們會從母群中突然產生，在非常短的時間內阻斷與母群的基因交流，輕鬆實現生殖隔離。典型例子就是多倍體西瓜。

多倍體指的是體細胞中含有三個及以上染色體組的個體，例如人類有兩個染色體組，屬於二倍體。自然界中，普通西瓜屬於二倍體，通過人工誘變的方式，在二倍體西瓜長出第一片真葉時，生長點添加秋水仙素抑制紡錘體形成，會導致染色體組加倍，變成四倍體西瓜。

四倍體西瓜和二倍體西瓜的遺傳物質相同，只不過前者遺傳物質的數量比後者多一倍。四倍體西瓜和二倍體西瓜雜交，產生的後代是三倍體西瓜，這種西瓜就是我們非常熟悉的無籽西瓜。無籽西瓜是不可育的，產生了生殖隔離現象。

因此，二倍體西瓜和四倍體西瓜就屬於不同物種，人類利用這種簡單的方法創造了新物種，也能培育出品種豐富，更符合人類需求的西瓜。

遺憾的是，多倍體育種法雖然誕生了傳統意義上的新物種，但只是遺傳信息量翻倍而已，並沒有增加生物遺傳的多樣性。

而人類活動已經使物種滅絕速度比自然滅絕快了1000倍，這些滅絕的物種，遺傳信息（基因）被永久地丟失了。

所有的植物、動物和微生物，在地球上的能量轉換和物質循環中，都扮演著重要的角色，生產者、消費者、分解者都在為維持生態系統平衡，貢獻自己的力量。其中的每一個物種，都是生物多樣性的一部分，是維持生態系統穩定性的一員。

各種各樣的物種也為人類提供了豐富的食物、纖維和能量，還有種類齊全的藥材、充足的工業原料。多種多樣的生物也是旅遊和娛樂的重要資源。人類活動引發的物種數量銳減，必將導致最後的生態失衡，反過來威脅人類的生存。

作者 | 蔣志剛?中國科學院動物研究所研究員

陳夢媚 科普作者

編輯 | 高佩雯

文章由騰訊科普「科普中國頭條創作與推送項目」團隊推出

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