研究人员对栖息鸟类的分析指出了进化多样化的新答案

大约200年前，查尔斯·达尔文作为一位绅士博物学家来到了加拉帕戈斯群岛, 他利用观察的力量发展了物种随时间进化的理论.

今天，进化生物学家 唐纳德英里, 罗伯特Ricklefs 和 乔纳森Losos 拥有庞大数据集的优势和统计分析的力量来研究群体中的物种如何发展自己独特的特征并成为新物种.

他们的研究结果可能会改变生物学家对物种多样化的看法.

达尔文在1831年登上英国皇家海军贝格尔号的旅程, 他收集了18种不同雀形目鸟类的样本, 或者栖息的鸟. 这些物种的大小差异很大，根据它们的饮食有不同种类的喙.

一个世纪后，生物学家将它们称为“达尔文雀”，并将它们作为适应性辐射的经典例子, 群体内部的快速多样性在哪里, 也被称为进化枝, 在岛屿或群岛上与在大陆上不同.

但也许不是，根据Miles, Ricklefs和Losos的一项新研究提出的问题，雀形目鸟类的经典适应性辐射有多特殊?他们的研究发表在《bet8网页登录》(PNAS)上。.

迈尔斯是教授和主席 生物科学 在bet8九州登录入口文理学院任教. 他和密苏里大学圣路易斯市分校的联合作者里克利夫斯. 华盛顿大学的路易斯和洛索斯开始研究现有的适应性辐射假说. 研究结果提出了另一种可能性.

“传统上, 生物学家从物种内部的关键创新和环境的变化中寻找非同寻常的物种多样化的解释, 类似于达尔文的自然选择进化论,迈尔斯说.

另一些人认为适应性辐射是进化多样化分布的末端, 有些进化枝是适应性辐射的结果，有些不是,迈尔斯说. “海岛雀形目鸟类的经典例子被用来说明另一种观点，即适应性辐射只是那些生态和形态差异最大的分支."

“但另一种可能性是，在最多样化的进化枝中，形态多样化是由相同的共同进化过程产生的, 至少在统计意义上是这样, 对对照组的所有进化支,迈尔斯说.

从世界上栖息的鸟类那里寻找答案

研究人员使用了Ricklefs积累的大量雀形目鸟类形态学数据集来寻找可能的答案, 采用几种不同的方法来检验相互矛盾的理论.

“我们选择雀鸟来研究是否有一些进化枝表现出特殊的适应性多样化. 许多进化枝都是适应性辐射的教科书范例, 海洋岛屿上的生态机会常被用来解释进化枝的多样性,迈尔斯说.

研究人员使用了相同的形态学数据, 但以两种不同的方式划分了鸟类分支. 第一个, 的y focused on measurements of eight external morphological traits related to movement 和 diet; this work was taxon-defined 和 included 2,627种，几乎涵盖了世界上一半的栖息鸟类. 其次，他们查看了按年龄定义的数据，包括784个分支和5598个物种. 新西兰、马达加斯加和新几内亚的鸟类分支被指定为“岛屿”物种.

“我们调查了岛屿上著名的雀形目鸟类进化辐射案例，是否与全球相当年龄的辐射相比，产生了特殊的多样性,研究人员在他们的论文中写道.

“有几群鸟类是典型的岛屿辐射案例, 包括局限于单个岛屿和群岛的进化支,迈尔斯说. 其中最著名的是加拉帕戈斯群岛的达尔文雀, 它们是许多进化多样性分析的主题. 其他著名的岛屿分支包括夏威夷蜜雀, 新几内亚的天堂鸟, 马达加斯加的万加群岛, 和 的 西印度群岛经理人.研究人员还包括了不太为人所知的岛屿辐射的例子——加勒比盆地的反舌鸟和鸫鸟.

研究人员还分析了鸟类进化枝之间的“表型差异”(特征差异)分布. 最后, 他们“关注被认为促进适应性辐射的两个因素——岛屿和热带地区的多样化——并询问表现出这些因素的进化枝是否更加多样化。,他们写道. 作为统计分析的一部分, 他们研究了一些特例, “观察到的进化枝是否超过了第95个百分位数，可以被认为是极端值."

他们的结论包括:

• 被认为具有适应性辐射的进化支的经典例子在大小差异方面与其他雀形目进化支在数量上没有区别. 分布是相似的，但岛屿枝在大小上有较大的差异.
• 鸟类进化枝间表型差异的分布基本符合正态分布, 提出了一种可能性，即对明显异常的多样性不需要特别的解释."

最后, 研究人员说，这些数据支持了他们的假设，即“大多数鸟类的进化枝都是根据一个单一的潜在过程而多样化的。,迈尔斯说.

“这些数据并不排除关键创新或生态机会可以解释高度多样性的可能性，例如天堂鸟或蜜雀。, 但我们的研究结果强烈建议谨慎对待这种普遍的解释，即巨大的差异是一个进化分支受到其他鸟类进化分支没有经历过的进化因素影响的初步证据,他说.

就像鸟类的进化多样性被广泛研究一样, 这种分析方法为适应性辐射的研究增加了另一项重要贡献.

“我们的结果可能会让很多人感到惊讶，因为它们几乎没有证据表明一组进化枝在质量上与所有进化枝的分布不同, 但是，使用更大的形态学数据集和更精确的统计方法进行进一步的分析将是下一步受欢迎的,迈尔斯说.