再論紅皇后假說:物種演化競爭新規律

2021-02-08 生物通

來自芬蘭赫爾辛基大學的Indre Zliobaite和Mikael Fortelius，以及挪威的奧斯陸大學的Nils Christian Stenseth發表了題為「Reconciling taxon senescence with the Red Queen’s hypothesis」的文章，針對1973年的一個進化經典理論：「紅皇后假說」提出了新觀點。

這一研究成果公布在最新一期（11月29日）的Nature雜誌上。


紅皇后假說

生態上密切相關的物種的相互關聯進化叫做協進化或協同進化（coevolution）。協同進化的結果是相互適應（coadaptation）。物種之間形成非常複雜的相互作用、相互依存的關係。這種關係是除了物理的環境條件之外的另一種重要的外環境。在物理環境條件相對穩定的情況下，物種之間的關係構成驅動進化的選擇壓。一個物種的任何進化改進可能構成對其他相關物種的競爭壓力，所以，即使物理環境不變，種間關係也可能推動進化。


在通常的環境下，物種之間保持著一種動態的平衡。物種間的生態關係的牽製作用使得物種在其生存期間絕滅的風險相對恆定：後代與祖先，新物種與老物種絕滅的機會幾乎是相同的。這就是紅皇后假說所要解釋的現象。一個分類群的對數形式的生存曲線是線性的，絕滅概率是相對恆定的。


「紅皇后假說」是進化生物學家Leigh Van Valen根據愛麗絲奇遇記中的故事提出的，愛麗絲奇遇記裡的紅皇后說，「你必須不停的跑，才能讓你保持在原地，」也就是說在進化中，特別是協同進化中，大家都在一起進化，如果你速度慢，停止了下來，就會被淘汰。



新的解釋

這一理論可以解釋物種恆定滅絕風險定律，即一個分類群的滅絕可能性與其存在的時間長度沒有關係。但是這與許多化石記錄不符。因為根據化石記錄顯示，類群的豐度、多樣性或地理範圍在時間上呈「帽子」似的分布形態，也就是分類群通常在初始期比較匱乏，中間達到高峰，末期重新又匱乏。


對此Zliobaite等人提出，要理解不同演化驅動因素之間的相互作用，得看一個種群在其演化過程中所處的階段。如果考慮一個分類群的擴張高峰，而不是最終的滅絕，那麼就能化解這個矛盾。


他們認為在某個物種高峰期限制它們的更可能是競爭相關因素，而限制其初始多樣化和最終滅絕的與隨機非生物效應的關係更大。這意味著在探究某個物種可能何時滅絕或是否可能滅絕時，應該考慮的不是其最終的衰退和滅絕，而是它是否度過了高峰期。


原文標題


Reconciling taxon senescence with the Red Queen’s hypothesis



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