作者:Michael Lee 来源:《当代生物学》 发布时间:2013-9-18 8:26:13
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研究称寒武纪物种进化“快而合理”

 
新的证据表明,寒武纪生物进化的速度发生了“大爆炸”。图片来源:Michael Lee
 
5.3亿年前,地球上的生物多样性和数量如雨后春笋般蓬勃发展。这种所谓的寒武纪大爆发让进化论之父查尔斯·达尔文彻夜难眠,因为他担心自己的自然选择理论无法解释这一物种的突然扩散现象。如今,研究人员结合来自化石记录的证据以及现代物种的基因线索,评估了这种进化大爆炸的速度。他们的发现——物种变化率虽高但还是合理的——或许可以消除达尔文的恐惧。
 
寒武纪的黎明划分出了两个非常不同的地球。英国巴斯大学的进化生物学家Matthew Wills指出,一方面,原始的、大部分是单细胞的生物“呆在泥里头,并且数量很少”。另一方面,生命形式像漫游在这颗星球上的现代生物群一样形形色色。这些生物突然出现在化石记录中“让达尔文很头疼”,Wills说,而进化论的批评者则认为,生命之树不可能产生这么多的分支,并迅速结出这么多的果实。
 
一些科学家试图通过宣传化石记录是不准确的从而搪塞这一困境。他们推测,也许现代生物的第一个代表的出现时间远早于寒武纪,但它们微小而柔软的身体很难被化石所保存。但是基于化石证据,大多数古生物学家认为,大爆炸的“捻儿”一定非常短——新生命形式的激增大概也就发生在寒武纪之前几千万年的时间。那么物种到底要进化得多快才能形成这样的局面呢?“实际上没有人试图量化速度到底有多快。”领导这项新研究的澳大利亚阿德莱德大学进化生物学家Michael Lee表示,“他们只是逐字逐句引用达尔文的话——‘一定相当快’。”
 
因此Lee和同事通过研究节肢动物(地球上最多样化的门,包括昆虫、甲壳类动物和蛛形纲动物)的进化而估算了这一速度。通过比较62个不同基因以及395个躯体特征,研究人员着眼于摸清节肢动物的基因序列和解剖学是如何变化的。对于任何两个节肢动物谱系图的分支——例如蜈蚣和千足虫,研究人员挑选出重要的生理差异以及现代标本在基因序列中的变化。随后,利用来自化石记录的关于这两个分支如何快速分离的证据,研究人员大体计算了随着时间的流逝,每个物种出现遗传和解剖学差异的速度到底有多快。
 
研究人员发现,当一些节肢动物谱系图的早期分支开始分离时,生物进化出新特征的速度是它们随后5亿年进化速度的4倍。而生物基因序列的变化则是每百万年117%——大约是现代动物的5.5倍。研究小组在9月12日的《当代生物学》杂志网络版上报告了这一研究成果。Lee称这一步伐“快,但对于达尔文的理论而言又不是太快”。
 
Wills认为,这一基因和解剖学的组合模型代表了“一种相当从容的迈进”。这一结果不但表明,进化的时钟在寒武纪时走得更快,同时也暗示了是什么让它加速运行。作者推断,基因与解剖学特征基本上同步进化的事实,表明适应并在这个充满着新的复杂食肉动物的世界中存活下来的压力,迫使寒武纪的生物迅速进化。(来源:中国科学报 赵熙熙)
 
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