研究稱競(jìng)爭(zhēng)性的進(jìn)化力量推動(dòng)蠑螈顏色的快速進(jìn)化

　　根據(jù)賓夕法尼亞州立大學(xué)生物學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究，兩種相反的進(jìn)化力量解釋了賓夕法尼亞州池塘中存在兩種不同顏色的斑點(diǎn)鈍口螈卵團(tuán)的原因。了解維持野生種群生物多樣性的過程是生物學(xué)的一個(gè)核心問題，可能讓研究人員預(yù)測(cè)物種將如何應(yīng)對(duì)全球變化。

　　斑點(diǎn)鈍口螈（Ambystoma maculatum）是一種廣泛存在的物種，出現(xiàn)在美國(guó)東部，并在春季回到臨時(shí)池塘繁殖。雌性蠑螈將卵產(chǎn)在稱為卵團(tuán)的卵塊中，卵團(tuán)為不透明的白色或完全透明。雌性在其一生中產(chǎn)下相同顏色的卵團(tuán)，但目前還不清楚是什么原因?qū)е铝瞬煌念伾?，或者這些顏色中的任何一種顏色是否賦予了卵的優(yōu)勢(shì)--例如，如果一種顏色對(duì)捕食者來說不那么明顯。

　　"我們通常認(rèn)為進(jìn)化是在幾百年或幾千年的時(shí)間里運(yùn)作的，但實(shí)際上，在一個(gè)系統(tǒng)中起作用的進(jìn)化過程可以影響每一代動(dòng)物，"賓夕法尼亞州立大學(xué)的Eberly博士后研究員和研究小組的領(lǐng)導(dǎo)者Sean Giery說。"在這項(xiàng)研究中，我們重新調(diào)查了最初在20世紀(jì)90年代初研究的池塘，這給了我們一個(gè)獨(dú)特的機(jī)會(huì)來探索形成我們今天看到的兩種卵團(tuán)顏色類型或形態(tài)的頻率的進(jìn)化過程。"

　　Giery重新調(diào)查了賓夕法尼亞州中部的31個(gè)池塘網(wǎng)絡(luò)，注意到了蠑螈卵團(tuán)的顏色以及每個(gè)池塘的環(huán)境特征。這些池塘最初是由時(shí)任賓夕法尼亞州立大學(xué)生物學(xué)教授 Bill Dunson和他的學(xué)生在1990年和1991年進(jìn)行調(diào)查的。新研究于2021年4月14日發(fā)表在《生物學(xué)通訊》雜志上。

　　研究小組發(fā)現(xiàn)，在過去的30年里，蠑螈的種群規(guī)模和池塘化學(xué)成分保持穩(wěn)定。當(dāng)對(duì)整個(gè)區(qū)域進(jìn)行平均時(shí)，每種卵團(tuán)形態(tài)的總體頻率也保持不變--在1990年和2020年都有大約70%的白色卵團(tuán)--但在許多情況下，單個(gè)池塘內(nèi)的頻率發(fā)生了巨大的變化。

　　“在單個(gè)池塘的規(guī)模上，這是一個(gè)極其動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)，”Giery說?！八鼈儾恢皇沁_(dá)到一個(gè)頻率并保持在那里。通過關(guān)注單個(gè)池塘而不僅僅是整個(gè)區(qū)域，我們可以挑明是什么在驅(qū)動(dòng)這些種群頻率的變化。在這種情況下，我們發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)相反的進(jìn)化過程--選擇和漂移?！?/p>

　　研究人員發(fā)現(xiàn)了一種被稱為基因漂移的進(jìn)化過程的強(qiáng)烈信號(hào)，它可以導(dǎo)致形態(tài)頻率因偶然性而改變。在小種群中，漂移更有可能產(chǎn)生重大影響，例如其中一種形態(tài)完全消失。正如預(yù)期的那樣，由于漂移，研究人員發(fā)現(xiàn)，在卵團(tuán)較少的池塘中，每種形態(tài)的頻率變化更為顯著。

　　“然而，沒有一個(gè)池塘完全轉(zhuǎn)向一種形態(tài)或另一種形態(tài)，這表明可能還發(fā)生了其他事情，”Giery說?！拔覀儼l(fā)現(xiàn)，在20世紀(jì)90年代處于極端的池塘--具有高頻率的清澈或高頻率的白色卵團(tuán)--變得不那么極端，向該地區(qū)的整體平均值轉(zhuǎn)移。這支持了‘平衡選擇’在這個(gè)系統(tǒng)中運(yùn)行的觀點(diǎn)?！?/p>

　　平衡選擇是自然選擇的一種類型，可以幫助保存種群中的多種性狀或形態(tài)。根據(jù)Giery的說法，卵團(tuán)顏色中平衡選擇的一種可能的解釋是，池塘中罕見的形態(tài)--不管實(shí)際顏色如何--具有優(yōu)勢(shì)，這將導(dǎo)致罕見的形態(tài)變得更加常見。另一種可能性是，白色形態(tài)在一些池塘中具有優(yōu)勢(shì)，而透明形態(tài)在其他池塘中具有優(yōu)勢(shì)，蠑螈在池塘之間的移動(dòng)導(dǎo)致了兩種形態(tài)的持續(xù)存在。

　　"最終我們發(fā)現(xiàn)了這兩個(gè)進(jìn)化過程之間的緊張關(guān)系，遺傳漂移可能導(dǎo)致這個(gè)系統(tǒng)的多樣性減少，而平衡選擇則致力于維持它，"Giery說。

　　研究人員目前正在調(diào)查賓夕法尼亞州以外的池塘中的卵團(tuán)，以探索其他地區(qū)的形態(tài)頻率是否不同，以及這些進(jìn)化過程是否在更大范圍內(nèi)以同樣的方式運(yùn)作。

　　“雖然我們?cè)谶@項(xiàng)研究中沒有看到卵團(tuán)顏色和環(huán)境特征之間的關(guān)系，但更大范圍內(nèi)的環(huán)境特征可能會(huì)推動(dòng)每個(gè)區(qū)域的最佳頻率，”Giery說?！巴ㄟ^觀察更大的尺度，我們可以更好地了解是否存在區(qū)域最優(yōu)，以及如何維持它們。了解維持生物多樣性的過程可能最終會(huì)幫助我們預(yù)測(cè)野生動(dòng)物將如何適應(yīng)我們不斷變化的世界?！?/p>