從安第斯山脈到地中海盆地，地球上的一些地區(qū)與其他地區(qū)相比，擁有大量的物種。像亞馬遜雨林這樣的動(dòng)植物多樣性的“熱點(diǎn)”，新物種也會(huì)選擇在這里形成嗎？

　　為了尋找答案，科研人員正站在缺氧的高山、炙熱的沙漠，分析了新生物在地球上這些看似嚴(yán)酷荒涼的地區(qū)茁壯成長(zhǎng)的可能性。

　　12月11日發(fā)表在《科學(xué)》上的一份報(bào)告，否定了這樣一個(gè)假設(shè)，即新物種往往會(huì)在亞馬遜雨林等生物多樣性豐富的地區(qū)進(jìn)化。研究人員提出了多樣性新悖論——新物種在“冷點(diǎn)”地區(qū)的形成速度比在“熱點(diǎn)”地區(qū)要快。

　　“該研究為最大的新熱帶鳥(niǎo)類(lèi)群——亞鳴禽亞目，裝配了一個(gè)令人印象深刻的系統(tǒng)基因組數(shù)據(jù)集。”未參與該研究的法國(guó)巴黎文理研究大學(xué)的Hélène Morlon 在同期的評(píng)論文章中寫(xiě)道。

　　“該研究加強(qiáng)了我們對(duì)世界是如何相互聯(lián)系的的認(rèn)識(shí)，不僅是對(duì)植物和動(dòng)物，也包括對(duì)這個(gè)星球的看法?！泵绹?guó)得克薩斯大學(xué)埃爾帕索分校理學(xué)院院長(zhǎng)Robert Kirken說(shuō)。

　　生命在哪兒進(jìn)化

　　目前，有多種生態(tài)假說(shuō)試圖解釋生物多樣性緯度格局和產(chǎn)生速度。

　　根據(jù)進(jìn)化時(shí)間假說(shuō)，熱帶更古老，因此有更多的時(shí)間積累物種，即使在熱帶和溫帶物種多樣化形成速率沒(méi)有任何差別的情況下也是如此。

　　然而分化速率假說(shuō)假設(shè)熱帶地區(qū)物種積累速度更快，要么因?yàn)樗鼈兪巧锒鄻有缘摹皳u籃”，具有較高的物種形成率，要么因?yàn)樗鼈兪巧锒鄻有缘摹安┪镳^”，具有較低的物種滅絕率。

　　Morlon 指出，直到最近，系統(tǒng)發(fā)育學(xué)和古生物學(xué)的數(shù)據(jù)普遍支持分化速率假說(shuō)，甚至有證據(jù)表明，在多樣性達(dá)到頂峰的熱帶地區(qū)，物種形成率更高。

　　繪制進(jìn)化相關(guān)性圖譜是理解物種豐富度梯度起源的生態(tài)和進(jìn)化過(guò)程的關(guān)鍵，Morlon告訴記者，然而對(duì)于物種豐富的群體，即使是像鳥(niǎo)類(lèi)這樣被研究最多的生物，這方面的信息仍然是不完整的。

　　直到，美國(guó)路易斯安那州立大學(xué)、得克薩斯大學(xué)埃爾帕索分校及哈佛大學(xué)等機(jī)構(gòu)研究人員，對(duì)亞鳴禽亞目綜合基因組數(shù)據(jù)進(jìn)行了匯編和分析，發(fā)現(xiàn)像沙漠和山頂這樣物種不豐富的地方卻提供了更多快速多樣化的機(jī)會(huì)。

　　這種物種形成率和物種豐富度之間的負(fù)相關(guān)性與前述假說(shuō)相悖，也呼應(yīng)了最近對(duì)不同海拔的鳥(niǎo)類(lèi)，以及魚(yú)類(lèi)和開(kāi)花植物的緯度研究。

　　8年研究“始于”40年前

　　該項(xiàng)目始于2012年，當(dāng)時(shí)來(lái)自北美和南美的研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合起來(lái)，試圖利用基因組數(shù)據(jù)建立亞鳴禽亞目物種層次系統(tǒng)發(fā)育數(shù)據(jù)集。這種鳥(niǎo)類(lèi)包含了美洲熱帶地區(qū)1/3的鳥(niǎo)類(lèi)，其特征和棲息地差異很大——從安第斯雪線到亞馬遜低地，從云霧森林到沙漠。

　　現(xiàn)就職于哈佛大學(xué)的Gustavo Bravo和得克薩斯大學(xué)埃爾帕索分校的Michael Harvey是這個(gè)項(xiàng)目的博士后研究員。

　　Bravo和 Harvey等人，收集和分析了1940個(gè)亞鳴禽亞目基因樣本的大數(shù)據(jù)集，這代表1306個(gè)亞鳴禽亞目物種中的1287個(gè)（98.5%），來(lái)自24個(gè)國(guó)家。這些樣本來(lái)自世界各地21家博物館的標(biāo)本。博物館的科學(xué)家們從大約40年前就開(kāi)始收集基因樣本。

　　“該研究使用的這些卓越的樣本，來(lái)自博物館員、學(xué)生、員工和研究人員等幾十年的田野調(diào)查，他們花了大量的時(shí)間和金錢(qián)，并冒著健康風(fēng)險(xiǎn)，從世界各地收集了這些標(biāo)本?！闭撐暮献髡?、路易斯安那州立大學(xué)生物科學(xué)系教授Fred Sheldon說(shuō)。

　　例如，路易斯安那州立大學(xué)自然科學(xué)博物館是世界上最古老、規(guī)模最大的自然科學(xué)博物館之一，提供了本次研究的1287種鳥(niǎo)類(lèi)中747種的組織樣本。

　　Bravo、Harvey和同事，也曾花費(fèi)好幾個(gè)月的時(shí)間拖著裝滿(mǎn)液氮的重型低溫存儲(chǔ)設(shè)備，保存從亞馬遜地區(qū)偏遠(yuǎn)溪流和安第斯山崎嶇山脈中采集的組織樣本。

　　Harvey說(shuō)：“多樣性悖論之所以被揭示出來(lái)，是因?yàn)椴┪镳^研究人員在艱苦條件下工作了幾十年，在有限的預(yù)算下記錄了熱帶地區(qū)迅速消失的多樣性?！?/p>

　　Bravo也告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，“我們之所以能做這個(gè)項(xiàng)目，是因?yàn)楫?dāng)?shù)卦S多科學(xué)家的辛勤工作，他們畢生致力于研究和保護(hù)這種多樣性。其中一些樣本可以追溯到18世紀(jì)末和19世紀(jì)初，包括稀有的、瀕臨滅絕的和已經(jīng)滅絕的物種。”

　　改變的不只有認(rèn)識(shí)

　　通過(guò)分析這些組織樣本的DNA，研究人員能夠繪制出亞鳴禽亞目的主要種群的遺傳關(guān)系，描述了物種的進(jìn)化史，并為進(jìn)一步探究驅(qū)動(dòng)物種多樣性的機(jī)制建立了一個(gè)框架。

　　研究人員發(fā)現(xiàn)，盡管寒冷地區(qū)可能極端干燥、不穩(wěn)定，但它們也相對(duì)空曠，這給了新物種進(jìn)化的空間。相比之下，像亞馬遜雨林這樣的生物多樣性熱點(diǎn)地區(qū)是物種隨著時(shí)間推移逐漸積累的結(jié)果。

　　“我們的研究結(jié)果揭示了一個(gè)模型，在這個(gè)模型中，物種在極端環(huán)境下的形成速度更快，而在中等環(huán)境下的積累則形成了熱帶生物多樣性熱點(diǎn)地區(qū)?！痹撜撐馁Y深作者、美國(guó)路易斯安那州立大學(xué)生物科學(xué)系教授Robb Brumfield說(shuō)。

　　Morlon也認(rèn)為，他們對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析表明，在亞鳴禽亞目多樣性的熱點(diǎn)地區(qū)，物種起源是慢的而不是快的，時(shí)間而非物種形成率，解釋了其多樣性的梯度。

　　此外，Brumfield指出，保護(hù)迅速變化的熱帶景觀的努力，不僅需要關(guān)注物種豐富的亞馬遜地區(qū)，還需要關(guān)注那些物種多樣性較低但對(duì)新物種產(chǎn)生不成比例貢獻(xiàn)的地區(qū)，例如高冷肅殺的安第斯山脈。

　　值得注意的是，參與這項(xiàng)研究的許多鳥(niǎo)類(lèi)學(xué)家都來(lái)自歷史上在科學(xué)界代表性不足的群體，包括拉丁裔和女性研究人員。例如許多研究人員都來(lái)自拉丁美洲（哥倫比亞、巴西、烏拉圭和委內(nèi)瑞拉），路易斯安那州立大學(xué)自然科學(xué)博物館派出了一些團(tuán)隊(duì)獲取類(lèi)似的樣本，這些團(tuán)隊(duì)都是由女性領(lǐng)導(dǎo)的。

　　“這篇論文不僅標(biāo)志著我們對(duì)熱帶進(jìn)化理解的改變，而且標(biāo)志著對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)學(xué)領(lǐng)域中文化、專(zhuān)業(yè)知識(shí)和觀點(diǎn)的多樣性的承認(rèn)和評(píng)價(jià)。”論文資深作者、田納西大學(xué)副教授Liz Derryberry說(shuō)。

　　最后，Morlon認(rèn)為，這些發(fā)現(xiàn)提出了一個(gè)亟待解決的新問(wèn)題：多樣性熱點(diǎn)一直是物種形成的冷點(diǎn)，還是隨著多樣性的積累從熱點(diǎn)變成了冷點(diǎn)?

　　相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1126/science.aaz6970

　　https://doi.org/10.1126/science.abf0830

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