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在进化的时间尺度上,新物种是如何产生的,只是时间问题。

进化被认为是一个漫长而缓慢的过程,特别是当新物种形成时。

自从查尔斯·达尔文(Charles Darwin)和其他科学家在19世纪起草进化论以来,生物学家已经研究并部分发现了这一神秘过程。这一过程为我们提供了我们今天在地球上看到的惊人的生物多样性。然而,我们仍然没有完全理解驱动新物种形成的复杂机制,直到最近人们才知道,一旦条件合适,新物种就会出现。

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达尔文

对于达尔文和阿尔弗雷德·罗素·华莱士等第一批进化生物学家来说,新物种的出现在陆地上基本上是可见的。他们观察到,距离较远并分离较长时间的种群对环境的适应程度不同,并遵循不同的进化路径。由于缺乏工具,甚至缺乏遗传知识,进化是一个只能用肉眼看到的过程。达尔文了解到,加拉帕戈斯群岛几个岛屿上的鸟类看起来彼此相似,类似于美洲大陆的鸟类,但显示出一些关键的差异,例如鳃的大小。这帮助他提出了改变物种和通过自然选择适应新环境的想法。然而,很难解释新物种是如何在没有地理障碍和通过与自然选择不同的力量的情况下创造出来的。

自从格雷戈尔·孟德尔(Gregor Mendel)通过在修道院花园中种植豌豆来发展遗传原理以来,进化已经向前迈出了一大步。现在,由于科学和技术的巨大进步,我们可以在几天内以可承受的价格对整个基因组进行测序,在实验室中同时培养数千个细胞,甚至可以做15年前无法想象的疯狂事情。现在我们可以亲眼目睹达尔文和华莱士观察到的进化规模越来越大。现在,我们比以往任何时候都更加认识到真正无处不在和多样化的进化。

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孟德尔豌豆实验

来自慕尼黑路德维希-马克西米利安大学的一组研究人员。通过一组非常有趣的年轻蝗虫(Chorthippus)研究了物种的形成过程。这些不同的物种看起来非常相似,这使得生物学家几乎不可能通过它们的外观来区分它们。由于该物种在欧洲大片地区共存,即使在同一片草地上,这种区别也更具挑战性。然而,分类学家根据其独特的交配歌曲将雄性分类为不同的物种。然而,最近的研究质疑蝗虫属是否被正确分类。首先,研究人员发现该物种被迫在实验室中交配并产生健康的杂交后代。如果这些动物是在野外进行的,人们可能会说它们只是一个具有多种歌曲变体的物种。其次,蝗虫属蝗虫的系统发育表明,据推测属于不同物种的蝗虫在遗传上是如此紧密地联系在一起,以至于它们不能被放置在不同的种群中。该研究仅基于巨型蝗虫基因组的一小部分。

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幼蝗虫是蝗虫

鉴于这些不同的发现,蝗虫的进化历史有两种可能的情况。其中之一是它们在野外杂交,不能被认为是不同的物种。另一种可能性是,不同的物种已经形成得如此之近,以至于它们尚未达到生殖隔离阶段,并且在遗传上没有足够大的划分来通过小规模的遗传研究进行测试。如果后者是正确的,那么必须有一个屏障来防止不同物种在自然界中交配。该物种可以在中欧和西欧的同一片草地上找到,因此与达尔文的雀类不同,它在地理上或生态上都不分开。区分雄性不同交配歌曲的最好方法是,如果雌性进化成为只选择唱自己歌曲的伴侣,它们可能永远不会或很少杂交。这导致不同的歌曲组隔离在同一物理空间中。现在,有必要找出这两种可能性中的哪一种是正确的。

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3 不同的幼蝗虫是蝗虫

虽然对这个特殊问题的研究将完全基于计算机,但研究人员去了比利牛斯山脉。该计划是捕获两种共存的蝗虫属蝗虫,从慕尼黑一直到法西边境。几天后,总共捕获了250只唱歌的蝗虫。

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实地考察

经过一次小的实地考察后,是时候开始真正的研究了。基因研究现在需要的在电脑上的准备工作比人们想象的要多得多。该实验室已经完成了从动物组织中提取和测序的DNA,现在需要对世界各地不同科学家上传到互联网上的遗传信息进行分类、清理和标准化。最后,研究人员似乎已经弄清楚了两只蝗虫之间的故事。

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捕捉蝗虫

令人惊讶的是,尽管它们相距几厘米并且完美交配,但蝗虫属蝗虫似乎并没有这样做。它们的遗传密码告诉我们,不同的物种是干净利落地分开的,根本没有杂交的迹象。这些蝗虫物种非常"年轻",最有可能出现在12,000年前,在最后一个冰河时代期间或之后。在历史上的这个时候,人类一直在发展农业,建造第一批定居点。在进化的时间尺度上,这些物种在几秒钟内形成。答案尚不清楚为什么蝗虫属产生不同的歌曲并进化成不同的物种。一种可能性是,在过去,他们在物理上是孤立的,例如在冰河时代,在生活的不同领域,一旦冰消失,他们就相遇了。该物种也有可能随着向新兴的欧洲领土扩张而开始多样化。这些小蝗虫的美妙之处在于,尽管它们年轻且非常相似,但它们保持着非常明显的生殖隔离 - 这是由寻找配偶引起的 - 而不是直接由在新环境中生存引起的。

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