魚類化石挑戰進化學「都市傳奇」—新聞—科學網

2020-12-07 科學網

研究人員一直困惑於真骨魚類如何進化出多樣性驚人的體型。

圖片來源：blickwinkel/Alamy Stock Photo

想像一下半噸重的金槍魚被擺在碼頭上，旁邊是海馬、鰷魚和海鱔。這只是在一種被稱為真骨魚的魚類中發現的令人嘆為觀止的多樣性一瞥。目前，真骨魚類擁有3萬個物種，比所有現存的哺乳動物、鳥類、爬行動物和兩棲動物的種類還要多。過去十幾年裡，很多研究人員推斷，之所以真骨魚類進化出各種令人眼花繚亂的體型，是因為它們的直接祖先以某種方法重複了整個基因組，從而使整組基因得以隨心所欲地承擔其他功能。

如今，對魚類化石記錄進行的分析挑戰了這一觀點。儘管在約1.6億年前重複了基因組，但真骨魚類在最初的1.5億年裡堅守了一些傳統體型。與此同時，一個從未經歷過基因組加倍的相關種群——全骨魚類進化出多樣性驚人的身體構造。

美國印第安那大學進化生物學家Michael Lynch介紹說，基因重複和多樣性之間的關聯似乎是如此的直觀，以至於它「幾乎成為一種『都市傳奇』」。典型案例是擁有驚人多樣性的真骨魚類和目前僅擁有8個物種、兩種體型的全骨魚類之間的對比。開花植物也充滿了此類重複，並且是植物中的多樣性之王。在這兩個案例中，進化生物學家均假定，一些DNA複製「怪癖」令基因組加倍。隨後，在先已存在的基因維持物種存活的同時，額外的基因拷貝會進化出新功能，並因此加速了進化改變。

目前是賓夕法尼亞大學古生物學家的John Clarke決定通過比較化石記錄中真骨魚類和全骨魚類的多樣性，測試這一「傳說」。他探訪了全球15座博物館，測量了來自2.5億～1億年前的樣本並拍下它們的照片。隨後，Clarke比較了它們的多樣化速度，並且作出「真骨魚類並非總是如此特別」的論斷。正如他和同事在美國《國家科學院院刊》網絡版上所報告的，真骨魚類在最初的1.5億年裡擁有緩慢的開始。與此同時，全骨魚類進化出各種形狀和大小，其中大多數自此以後走向滅絕。加州大學洛杉磯分校進化魚類學家Michael Alfaro表示，不具備重複基因組的魚類在多樣化方面也做得很好，多樣化速度和真骨魚類相當，甚至要更快一些。（宗華）

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