這種變色蜥是進化達人 但未來卻可能再無進化餘地

有些特徵的變異性很有限，這就像四足動物只有四條腿一樣，這些特徵完全是由基因決定的。因為這些基因在個體間沒有變化，幾乎所有的四足動物生來就是四條腿，因此，選擇也就不能作用於沒有變異的特徵上。

出品|網易科學人欄目組 翟中超

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這種棕色的變色蜥在進化上遇到了麻煩，它們幾乎沒有進化的餘地了。

圖註：一隻古巴棕色變色蜥。（圖/查爾斯·夏普）

棕色變色蜥是世界上最成功的物種之一，這些動物生命力很頑強，它們已經在西半球大部分地區有了定居之所，它們甚至搭乘了橫跨太平洋運輸觀賞植物的輪船來到了夏威夷和新加坡。在美國東南部，棕色變色蜥實際上已取代了當地的土著綠色變色蜥，它們甚至把把土著趕到了樹上。從陰暗的森林到陽光普照的海灘，都有這些冷血動物的蹤跡，它們好像在地球上任何地方都能玩得開！

「這種動物在巴哈馬群島非常普遍，普遍程度能令你大吃一驚。你在路邊隨便撿一種灌木，然後湊近仔細看，我敢打賭，你會看到一隻棕色變色蜥，當然，也有可能是三隻。」巴拿馬城史密森尼熱帶研究所的博士後研究員麥可·洛根說道。洛根的研究對象就是這些變色蜥。

你可能會認為，棕色變色蜥數量這麼多，而且還覆蓋了地球上這麼多地方，那麼這個物種應該會出現很多遺傳變異。是的，有些變色蜥的體型會變得更大或更小、運動速度會變得更快或更慢、外觀顏色也可能會變淺或加深，也就是說，不同地方的變色蜥偶爾可能會適應新的挑戰，比如氣候變化，而且，它們會把這些特徵傳遞給年輕一代，那麼下一代對氣候的忍受程度應該更強。但是一項最新的研究表明事實並非如此。

圖註：棕色變色蜥。（圖/託馬斯·布朗）

這項研究發表在最近出版的《英國皇家學會報B》（Proceedings of the Royal Society B）上。該研究會對所有冷血動物的未來產生重大影響。這些冷血動物包括蜥蜴、其他爬行動物、兩棲動物還有魚，這些動物的體溫會隨著外界環境的變化而變化。因為這些被稱為冷血動物的物種的生命與溫度的波動聯繫的非常緊密，所以研究這些物種能幫助科學家更好地理解全球變暖的危險性。

「在氣候變化的影響下，這些遺傳變異的特徵並不明顯，這一點的確令人驚訝。比如說，棕色變色蜥中有一種跑的最快的變色蜥，它們的體溫的遺傳變異就不怎麼明顯，而想要逃脫捕食者的追捕，這一特徵很重要。現在問題就來了，如果棕色變色蜥缺少遺傳適應的必要條件，那它們怎麼能適應地球上不同地區的環境呢？」洛根說道。

現在有一種解釋，即一代代的變色蜥面對著環境的挑戰，那麼該物種就會進化以應對這些挑戰，但遺傳適應也有可能會走如死胡同。這個解釋也有可能，但上述問題依然沒有確切的答案。現在的情況是，棕色變色蜥物種內有了一些細微的變化，「但時間在推移，而某些特徵上變異性非常有限，因此進化的效果也就很有限。」洛根解釋道。

「我剛才說了，有些特徵的變異性很有限，這就像四足動物只有四條腿一樣，這些特徵完全是由基因決定的。因為這些基因在個體間沒有變化，幾乎所有的四足動物生來就是四條腿，因此，選擇也就不能作用於沒有變異的特徵上，」洛根說道。

圖註：麥可·洛根在巴哈馬群島的大埃克蘇馬島收集棕色變色蜥的研究數據。（圖/克莉絲汀·米勒）

科學家從兩個差異性非常大的棲息地捕捉了成年蜥蜴，一處是涼爽的林地，另一處是氣候炎熱且光照充足的半島。研究人員在人工飼養的環境中讓蜥蜴進行繁殖，然後在相同的實驗室環境中養育這兩種變色蜥的後代。

「種群之間的差異完全是由遺傳學決定的。現在，我們要對為兩種不同的變色蜥提供了相同的生長條件，就是為了看看『生長條件』是不是在起作用。」洛根解釋道。「儘管兩者的後代在同樣條件下長大，但寒冷地區的蜥蜴和溫暖地區的蜥蜴之間還是有著明顯的區別。」洛根說道。

研究人員先是將兩種變色蜥暴露在不同的溫度下，然後使用高速攝影機記錄下它們在一根木棒上奔跑的畫面。研究人員還使用凝膠包和加熱燈營造出21攝氏度到48攝氏度的環境，並用攝像機記錄下變色蜥的反應。正如研究人員所預料的，原來生長在溫暖環境下的蜥蜴在更高的氣溫條件下表現得更好，但是這兩組蜥蜴並沒有表現出許多遺傳變異。

「我們的研究結果表明，為了讓這些種群一開始就適應它們的熱環境，自然選擇可能已經用盡了所有可用的遺傳變異，這樣一來，隨著全球氣候的繼續變化，這些變色蜥就沒有再進化的餘地了，」洛根說道

圖註：棕色變色蜥。（圖/Pixabay）

這項研究表明適應炎熱的特徵擁有遺傳基礎，「因為當我們對環境的影響施加控制時，這兩種變色蜥之間就存在差異，」洛根補充說道。「但是我們也證明了在這兩種變色蜥種群的內部，這些特徵都缺乏遺傳變異，這也就意味著，面對自然選擇，它們再也不能進化了。」

「儘管事實證明變色蜥比預想的要脆弱，但棕色變色蜥的數量很大，它們也有能力適應新的環境，看上去不太可能很容易就受到氣候變化的影響，」洛根說道。這項研究也提出了一個令人不安的問題，即在全球變暖的環境下其他物種的命運將會如何。

「相比棕色變色蜥，其他物種傾向於覆蓋面更為有限的區域，且更傾向於只生活在一種熱環境中，」洛根說道。「棕色變色蜥在全球算得上是個成功入侵者的角色，但如果連它們都缺乏必要的遺傳變異以迅速進化的話，那其他的生物可能就更不妙了。」洛根說道。「面對自然選擇，相對稀少的、特化程度更高的物種的遺傳變異的機會應該更小。」

進化生物學家、蒙大拿大學博士後研究員謝恩·坎貝爾-斯塔頓表示該研究在冷血動物應對不斷變化的溫度之間搭建了一個關鍵的連結。坎貝爾並未參與這項研究。

圖註：環頸蜥。（圖/Pixabay）

「到現在為止，已經有幾項研究表明，極端天氣事件和環境的迅速變化會引起選擇性事件，比如對乾旱、熱浪或寒潮有更強抵抗力的生物體存活下來的可能性更大，把基因傳給下一代的可能性也更大，」坎貝爾·斯塔頓說道。「不管怎樣，這項研究指出，雖然跨代間能出現進化，但有個條件，那就是允許生物體繼續存活的特徵可以遺傳給後代。拿棕色變色蜥來說，在高溫環境下選擇的特徵似乎沒能有效地傳遞給下一代，這就意味著這些特徵的適應性進化可能發生的時間比全球變暖所預期發生的變化速度要慢得多，簡言之，就是生物進化的速度跟不上氣候變化的速度。」坎貝爾·斯塔頓補充說道。

「這種不匹配可能是一個災難性的組合，」坎貝爾·斯塔頓說道。「這意味著，隨著氣候氣候變暖的推移，適應性對生物體耐熱能力的要求會增加，也就是說，更多的個體會在某一代死去，而倖存者的情況也好不到哪兒去，它們對持續上升的氣溫可能稍微更適應些，但也可能一點優勢也沒有。這種不匹配的最終結果就是，如果溫度繼續上升，那麼物種就會不可避免地走向滅絕。」坎貝爾·斯塔頓說道。

雖然這項研究並不直接適用於溫血動物，「很明顯，世界上有很多物種，包括我們賴以生存的植物，因為植物能提供食物和氧氣，還包括為植物授粉的昆蟲，以及許多在生態健康中充當重要參與者的冷血動物都可能會受到極大影響。」坎貝爾·斯塔頓說道。

全球在變暖，但小範圍物種缺乏遷徙能力，那麼進化就是「它們主要的逃生通道，」洛根說道。但本次研究「暗示著我們所熱愛與關心的許多物種可能都無法對氣候變化做出快速的進化反應。」

本文來源：網易科學人 責任編輯： 郭浩_NT5629