@ 2022.07.22 , 18:05

首次发现 植物扩散后在不同地区独立进化出相同性状

长期以来,进化一直被视为相当随机的过程,物种的特征是由偶然突变和环境事件塑造的——因此在很大程度上是不可预测的。

但是由耶鲁大学和哥伦比亚大学的研究人员领导的国际科学家团队发现,一种散布在新热带地区的山区中的特定植物谱系一遍又一遍地独立进化出三种相似的叶子类型。

这些发现提供了植物中被称为“复制辐射”现象的第一个例子;在这种现象中,类似的形式在不同的区域内反复进化,这表明进化并不总是随机过程,而是可以预测的。

该研究于7月18 日发表在《自然·生态与进化》杂志上。

耶鲁大学生态与进化生物学荣誉退休教授、共同通讯作者、耶鲁大学的Michael Donoghue说:“研究结果表明,进化实际上是可以预测的,有机体发育和自然选择结合起来,在某些情况下一次又一次地产生相同的形式。也许进化生物学可以成为比我们过去想象的更具可预测性的学科。”

研究人员调查了植物谱系Viburnum的遗传学和形态。这是一种开花植物,大约1000万年前开始从墨西哥向南传播到中美洲和南美洲。 Donoghue 40年前在哈佛的博士论文,研究的是同一植物。当时,他支持另一种理论:大的、被毛覆盖的叶子和小的光滑的叶子在进化树的早期就已出现,然后两种形式分别迁移,经鸟类媒介分散,穿过各个山脉。

然而,新遗传分析表明,这两种不同的叶子类型在多个山区的每一个中都是独立、平行地进化的。

“我以前得出了错误的结论,因为在1970年代缺乏相关的基因组数据。”

研究小组发现,在11个区域中的 9个区域里,植物进化出了一组非常相似的叶子类型。然而,在Viburnum最近才迁移过去的地方,完整的叶子类型可能尚未进化。例如,玻利维亚的山区缺乏在墨西哥、中美洲和南美洲北部的云雾森林中其他潮湿地区发现的大毛叶类型。

“这些植物在不到一百万年前抵达玻利维亚,因此我们预测大而多毛的叶子最终也会在玻利维亚进化。”

在动物身上发现过复制辐射的例子,例如加勒比海的Anolis蜥蜴(同一体型或“外胚层”在几个不同的岛屿上独立进化而成)。现在有了一个植物的例子,进化生物学家试图发现可以对进化轨迹做出可靠预测的一般情况。

耶鲁大学生态学和进化生物学教授、该论文的共同通讯作者 Ericka Edwards 说:“这项跨越数十年的合作揭示了进化适应的奇妙的新系。既然已经建立了这种模式,我们的下一个挑战是更好地了解这些叶子类型的功能意义以及使它们能够重复出现的潜在遗传结构。”

哥伦比亚大学的 Edwards和Deren Eaton 是该论文的共同通讯作者。

https://phys.org/news/2022-07-hints-evolution.html


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