動物:揭開硬骨魚進化成功的神秘面紗

2021-01-10 做事情缺少努力與堅持

導語:今天大約有60000種脊椎動物存活。其中一半是陸生脊椎動物——哺乳動物、鳥類、蛇、蜥蜴、兩棲動物——另一半是魚類。在這些魚中,超過95%的魚屬於一種被稱為硬骨魚的魚群。這個魚群的形狀和大小令人驚嘆,從尖牙琵琶魚到大而扁平的太陽魚。現在,一項新的研究質疑了長期以來的假設,即硬骨魚具有先天優勢,使它們在進化上超過了非硬骨魚。

多年來,進化生物學家一直在推測硬骨魚異常多樣性的原因。特別是,一些研究人員認為,在硬骨魚進化的早期就發生了基因組複製事件,而全骨魚是使它們多樣化的關鍵特徵。人們認為,基因組複製可能會加速該群體修改現有特徵並進化出新特徵的速度,使他們能夠接觸到新的環境或生活方式。換句話說,硬骨魚身上有一種內在的特殊之處,使它們擁有了驚人的多樣化能力。

非硬骨魚群體的多樣化程度被魚類動物學家大大低估了,事實上,這與我們在活硬骨魚群體中看到的多樣化程度相當。很長一段時間以來,我們一直被活硬骨魚的多樣性所蒙蔽,以至於我們對已經滅絕的動物的多樣化模式視而不見。大部分的鰭狀鰭魚包括硬骨魚和全骨魚,它們有骨頭,鯊魚有軟骨但沒有骨頭。儘管目前硬骨魚是種類最多的物種,但化石記錄中顯示的全骨魚的多樣性直到現在才被發現,因為研究的重點一直是解釋活硬骨魚的多樣性。

為了調查hol骨質的隱藏的多樣性,賓夕法尼亞大學的古生物學家約翰·克拉克,在牛津與格雷姆·洛伊德和馬特·弗裡德曼共同創立了這個項目,研究了在中生代時期,在100到2.5億年前,這群魚類最初進化並分裂成不同的物種的時候,在中生代的時候,研究了不同的心靈和全息技術的多樣性。克拉克參觀了世界各地的博物館,拍攝了全骨化石和硬骨魚化石。通過測量體型,用幾何形態測量法來測量魚類體型的變化,克拉克計算了不同形狀和大小的數量。

還決定了一個血統的創新程度,它是如何不斷地進化出相同的形狀和大小,還是它進化出了各種不同的形狀和大小?他的發現是驚人的。holostean小組的早期成員在形態上是多樣化的,比他們的現代同行會讓我們相信的多得多。在中生代早期,你可能會認為全骨類動物是未來的潮流,因為它們似乎在生態學上做著大多數有趣的事情,相比之下,很多硬骨魚都是體型小、像小米諾魚一樣的動物,它們看起來一點都不有趣。

更重要的是,研究人員發現硬骨魚和全骨魚在特徵進化或創新出現的速度上沒有區別。克拉克說,這是意料之外的,因為基因組複製使硬骨魚得以多樣化的想法:假定硬骨魚必須一直是優秀的創新者,擁有各種不同的形狀和大小。但是在它們進化歷史的早期階段,硬骨魚並不是異常多樣化的。硬骨魚類並沒有什麼特別之處。沒有這種基因組複製的硬骨龍的姊妹家族同樣能夠找到新的身體計劃或以相對較高的變化率進化。

此外,儘管許多人認為活的全骨類動物是「活化石」——也就是說,在數億年的時間裡,它們幾乎沒有變化,甚至根本沒有變化——但它們來自一個在進化歷史早期非常多樣化的譜系。克拉克、勞埃德和弗裡德曼並不完全確定為什麼全骨龍後來衰落了,而硬骨龍卻興旺發達。硬骨魚在大約六千五百萬年前的白堊紀晚期真正起飛和多樣化,超過了他們所研究的時期。克拉克說,硬骨魚的成功可能不能歸結於諸如基因組複製之類的包羅萬象的解釋,而更可能歸因於不同種類硬骨魚的特定特徵。

總結:研究人員說,本周發表在《美國國家科學院院刊》雜誌上的這項研究確實帶來了一個重要的視角轉變。因為其他的血統並不缺乏多樣化的能力,新的見解將問題從「為什麼硬骨魚有非凡的多樣化的能力?」轉移到「為什麼更多的硬骨魚存活了下來?」

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