魚類登陸獨立進化了至少 30 次 Evolution 論文推薦

2021-01-17 科研圈

3.5 億年前,第一隻魚類登陸並非僥倖。一項有關現存兩棲魚類多樣性的新研究稱,我們來自海洋的朋友至少走出了海洋三十次。


來源 Science

撰文 PatrickMonahan

翻譯 秦子雯

審校 紫蘇



模里西斯的跳彈䲁 (Alticus monochrus) 開心地擺脫了水的束縛,而它絕對不是唯一的一個

圖自G.Cooke


3.5 億年前,第一隻魚類登陸並非僥倖。據一項有關現存兩棲魚類多樣性的新研究稱,我們來自海洋的朋友從古到今曾至少 30 次進化出登陸的能力。他們的工作重點關注了促成魚類生活習慣發生巨大轉變的因素,這或許可以為回答魚類最初如何登陸的問題提供線索。

 

未參與這項研究的,來自田納西州諾克斯維爾(Knoxville, Tennessee)國家數學生物合成研究所(the National Institute for Mathematical and Biological Synthesis)的比較生物力學家 Sandy Kawano 說,「意想不到的是,這些轉變可能並不像以前推測的那樣困難。」

 

澳大利亞肯辛頓(Kensington)新南威爾斯大學(the University of NewSouth Wales)的 Terry Ord 和 Georgina Cooke 為進行這項研究鑽研了有關成功登陸魚類的許多科學論文。這使他們可以計算現代魚類適應岸上生活的次數,並確定這些陸生魚是否有共同之處。

 

這二人發現了 130 種有不同程度陸上活動的魚類,有雨後在不同水塘間遊走美洲鰻鱺(Anguilla rostrata),有低氧條件下跳出潮池的色彩斑斕的濱海魚類杜父魚(Taurulus bubalis),還有在泥潭爬行、長著球狀眼和臂狀鰭的大西洋彈塗魚(Periophthalmus barbarous)。

 

魚類譜系上儘是這樣的例子,2016 年 6 月 Evolution 中發表的研究稱,有 33 個科包含至少 1 種被大地吸引的魚類(論文: Repeated evolution of amphibious behavior in fish andits implications for the colonization of novel environments——譯者注)。作者說,由此我們有理由認定登陸進化至少發生過這麼多次。

 

為了構造更完整的族譜,作者們在野外研究了一群尤為熱愛陸生的濱海魚類,䲁魚,它值得我們特殊關注。研究小組發現,䲁魚曾至少三次,甚至可能七次成功登陸。太平洋跳魚(Alticus arnoldorum)是其中的佼佼者,成年後的它們擁有可以幫助他們在海浪拍打下堅守陣地的吸盤狀鰭,會在巖石間跳來跳去並進行交配。這些䲁魚對水極其反感,你要是去追捕他們,「他們會逃到礁石的更深處。」Ord說。

 

在研究這些魚的過程中,這兩人發覺有兩個被歸類為「海洋生物」的鯰魚物種實際上會在陸地上度過相當長的時間。Ord 聲稱,如果這種現象在研究者發現有親陸傾向的其他魚類組別中也具有典型性,那麼對於進化出陸生魚次數的估值可能要遠高於 33 了。

 

Kawano 對研究小組針對從論文到野外研究結果等多種數據的整合表達了讚許,並指出了親陸物種生態上的多樣性。

 

然而,向陸生的轉變似乎更多發生在潮間帶:在漲潮時被水覆蓋而在退潮後暴露出的區域。來自巴黎的一位法國國家研究院(CNRS)古生物學家 Michel Laurin 說,這個發現或許可以為我們對登陸祖先生活習慣的探究提供線索。現在仍有一部分人支持的舊觀點推測首批陸生魚的冒險是從淡水中出發的。然而 Laurin 說:「近期所有的發現都暗示著我們的祖先來自大海。」我們知道今天潮間帶看起來是登陸的基地,或許上億年前它也是呢。


原文連結:http://www.sciencemag.org/news/2016/06/fish-may-have-evolved-live-land-more-30-times



論文基本信息

 

【題目】Repeated evolution of amphibious behavior infish and its implications for the colonisation of novel environments

【作者】Terry J. OrdandGeorgina M. Cooke

【期刊】Evolution

【日期】Published online15 June 2016

【doi】10.1111/evo.12971

 【摘要】We know little about on how frequently transitions into new habitats occur, especially the colonisation of novel environments that are the most likely to instigate adaptive evolution.One of the most extreme ecological transitions has been the shift in habitat associated with the move from water to land by amphibious fish. We provide the first phylogenetic investigation of these transitions for living fish.Thirty-three families have species reported to be amphibious and these are likely independent evolutionary origins of fish emerging onto land.Phylogenetic reconstructions of closely related taxa within one of these families, the Blenniidae, inferred as many as seven convergences on a highly amphibious life style. Taken together, there appear to be few constraints on fish emerging onto land given amphibious behavior has evolved repeatedly many timesacross ecologically diverse families. The colonisation of novel habitats by other taxa resulting in less dramatic changes in environment should be equally, if not, more frequent in nature, providing an important pre-requisite for subsequent adaptive differentiation

【摘要翻譯】有關生物更換棲息地的頻率我們所知甚少,尤其是針對易促進適應演化發生的新環境的定居過程。與兩棲魚登陸有關的棲息地變化是最極端的生態轉型之一。我們提供了首個有關現存魚類相關問題的系統進化調研結果。33個科內有兩棲物種,且它們很可在登陸演化有相互獨立的起源。由其中䲁魚科內親緣相近的物種間的系統進化關係重建可推知其有高達七次向高度兩棲生活習慣的趨同進化。總的來說,由於生態多樣的各個科中都曾數次進化出兩棲行為,所以魚類登陸似乎並沒有受到什麼約束。大自然中,由更平緩的環境變化引起的其他物種在新棲息地殖民的頻率就算不比登陸更高,也是應該類似,這為後續的適應分化提供了重要前提。

【連結】http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/evo.12971/abstract



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