乌鸦花了数万年才打破生殖隔离。他们是怎么做到的?
不同物种之间的差异随着时间的推移而增加,一些特有物种逐渐在世界各地形成。然而,发表在学术期刊《自然·通讯》上的一项研究表明,在654.38+0.4万年前形成生殖隔离的两只乌鸦之间,此前被认为不可逆的情况似乎发生了逆转。
为什么会有生殖隔离?生殖隔离是地球上不同物种之间的基因保护机制,不同物种之间的基因不能自然交换。比如马和驴,这两种动物虽然可以交配生下骡子,但是骡子不能繁殖下一代,所以不能算一种动物,就像tigon一样。那是达尔文在进化论中的基本观点,也就是进化树的起源。
?
最重要的因素之一是地理位置的分离。达尔文在环游世界的那一年发现了这一点:两种不同的生物诞生在两个相邻的岛屿上。现在我们知道,随着大陆的漂移,一些孤立的大陆进化出了一些独特的物种,比如北极的北极熊,澳大利亚的袋鼠,南极的企鹅等等。
当然,也有少数小熊猫生活在中国四川,这在世界上是独一无二的。进化树可能是错的,因为杂交比我们想象的要丰富得多。地球上的生命不像一棵大树,而更像一个复杂的网络。北美有两种乌鸦,生动地向我们展示了什么叫做“反物种形成”。这两个长期分裂的物种,居然又开始杂交融合了!
?
地域隔离不是唯一原因,还有生活习惯的其他原因,比如昼夜活动时间不同,季节不同,生活环境不同,生理结构不同等...但这些因素的后续出现,最终还是要追溯到地理隔离,因为同一地区基因交换导致的个体间基因变异的差异,很快就会消失。
生殖隔离可以逆转吗?遗传变异是随机的,一般不会逆转,但在近种和人工干预的情况下,可以在一定程度上打破生殖隔离。但偶尔,远缘物种产生的后代往往会不育,导致新品种无法产生下一代,从而真正突破两个物种之间的生殖隔离。比如大家最熟悉的马和驴的杂交骡子,就是不孕不育的代表。虽然偶尔有特殊情况,但是骡子的特性是不能遗传的。
?
例如,一只母骡子与一头驴交配,生出新一代的小马。小马的外貌和骡子一样,但不孕的特征和骡子一样。母骡与马交配,产下下一代马驹,马驹的外貌与马相同,具有生育能力...但结果是,无法产生新的物种。然而,发表在《自然通讯》杂志上的一项题为“渡鸦物种形成逆转的基因组证据”的研究发现,两个渡鸦种群混合在一起,产生了一个新物种。
乌鸦颠覆进化论?扭转生殖隔离现象。渡鸦是一种大型乌鸦,是目前分布最广的物种。都不是这种乌鸦,分布在北半球的广大地区,所以你可以直接叫它乌鸦(但为了区别,这里叫乌鸦)。根据DNA遗传学的研究,渡鸦按照进化史可以分为两个主要分支:一个是加利福尼亚分支,生活在美国西南部,另一个是北半球其他地区的整个北部。
?
研究表明,两个物种在约654.38±0.5万年前形成生殖隔离,形成两个不同的分支物种,明显是地理隔离造成的。据科学家分析,冰河时期,北方冰川覆盖面积较大,连接欧亚大陆和北美大陆的阿拉斯加常年被冰川阻隔,使得两地乌鸦无法迁徙,而北方的渡鸦和北美大陆加州的渡鸦无法实现基因交换,最终形成了生殖隔离。
然而,由于冰川融化,原本生活在欧亚大陆的整个北方乌鸦开始通过白令海峡和阿拉斯加迁徙到北美大陆。科学家推测,整个北渡鸦可能与智人同时进入美洲。虽然整个北支和北美的加州支都发生了生殖隔离,而且隔离的时间比较长,遗传差异也比较大,但是它们还是有相似的形态和习性,在北美加州附近逐渐形成交集。
?
通过对线粒体DNA的分析,发现北美加州分支与整个北方分支在基因上是混合的,即在过去的数万年里,两个不同的远亲物种在同一地区共同生活并自然杂交,并且因为未知的原因,繁衍了下一代。这种融合导致了原本纯种的加州渡鸦灭绝,它变成了一个混合的新物种——普通渡鸦。
没有同化的强大种族——吉娃娃渡鸦如图,有一种从未见过的渡鸦,叫吉娃娃渡鸦。根据基因组分析,都是在北美西南部独立进化的吉娃娃渡鸦比全北渡鸦有更近的血统。据分析,他们在大约654.38+0万年前分离出一个新物种,与全北渡鸦有明显的生殖隔离,与加州渡鸦没有遗传上的混合。
?
与现有的全北加州杂交-普通渡鸦也有明显的生殖隔离,保持着高贵纯正的血统。好像是一群高人一等的乌鸦,简直就是乌鸦中的犹太人……这两只乌鸦融合用了将近40万年。冰川融化后已经成为两个独立物种的乌鸦似乎并不认同,所以它们曾经频繁杂交。
虽然在之前很长一段时间里,它们的杂交后代无法产生下一代,但这并没有让乌鸦屈服。他们花了40万年来改写他们的人口历史。自然界中的生殖隔离似乎是那么坚不可摧,但北美渡鸦的进化史似乎已经突破了这种限制,即使是现在,从和人类一起进入美洲大陆到现在。
?
混种数万年的普通渡鸦与整个北方地区的渡鸦之间的基因差异仍高达4%,远超普通鸟类之间的差异。但是,基因组分析清楚地表明,这种跨物种的混合现象确实发生过,在自然环境中,数百万年的激烈生殖隔离被打破了!
在华盛顿州和加拿大900公里的距离里,你不知道哪个是西北乌鸦,哪个是美洲乌鸦。虽然美国鸟类学学会仍然认为是两种不同的动物,但相信乌鸦终有一天会克服人类的偏见。