要将生态变化与进化联系起来的一个确切方法需要一台时间机器。向后和向前旅行都可以让观察者看到特定的动物如何适应气候、环境或其他变量的变化。
由于不存在这样的机器——除了电影里——一群研究人员依靠了次优的选择：数据和实验。通过这样做，根据《科学》杂志上的一篇报道，这是第一个将生态变化与物种适应（一种称为“物种形成”的现象）联系起来的研究小组。
达尔文雀的重要性
该小组转向了一个经过充分研究的物种——所谓的达尔文雀，因著名科学家查尔斯·达尔文在加拉帕戈斯群岛观察到它们而得名。
在 25 年前的一项研究中，马萨诸塞大学阿默斯特分校的生物学家Jeffrey Podos 表明，达尔文雀喙的变化会影响它们的鸣叫方式。然后他推测，当这些鸟类开始唱出不同的歌声时，它们可能会吸引不同的配偶，这可能导致进一步的进化变化。但当时他无法证明这一假设。
几十年来，其他生物学家一直在研究这些鸟类的喙部变化。例如，他们发现干旱倾向于选择喙更厚的鸟类生存，因为这种喙可以有效地裂开坚果。更长、更细的喙适合捕食昆虫，而昆虫在长时间的干旱条件下较少。
喙的形状随后会影响雀鸟鸣叫的歌曲，而歌曲反过来又会吸引不同的潜在配偶。
Podos 说：“如果喙影响了这些鸟类的歌唱方式，这是否会影响后续的物种识别？”“这实际上非常棘手，难以测试。”
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通过时间理解雀鸟的进化
棘手的部分在于确定一个物种究竟何时发生了足够的变化，以至于被认为是不同的。就鸟类而言，一个由单一物种繁衍而来的种群可能会以种子作为其主要食物来源。随着时间的推移，该种群会发展出短而粗的喙，适合压碎种子。
另一个种群——同样，由同一个物种繁衍而来，可能生活在森林中，主要以昆虫为食。随着时间的推移，它们会发展出小巧、精致的喙，适合捕捉昆虫。
Podos 说：“但真正的问题是，它们是否不同？”“它们何时不同？”
为了回答这个问题，Podos 实际上模拟了一台时间机器。回顾过去相对容易，因为生物学家已经积累了数十年关于雀鸟喙的大小和形状与其生活环境之间关系的数据。他们也知道雀鸟歌曲与其喙的大小和形状之间的差异。
向前看则更棘手。这需要一个实验模拟——而这个模拟将依赖于歌曲。
Podos 说：“让我们想象一下，如果一个亚群面临所有这些干旱，然后看到喙部进化和歌曲以某种方式改变，而这一切都基于真实数据，会发生什么。”
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干旱条件与喙大小相关
研究人员从早期的工作中了解到，干旱条件会产生喙更厚的鸟类，而这又会导致更低的频率。因此，他们记录了许多世代的雀鸟歌曲，随着喙变厚和歌曲频率降低。
然后，他们回到了他们一直在研究的原始雀鸟种群，并进行了听歌派对。研究人员播放了连续几代的歌曲——每一代的频率都比前一代低。前三代的变化并没有影响到这些雀鸟。但在又过了三代之后，它们几乎不再对音乐做出反应了。
Podos 表示，这项研究令人欣慰，因为它证明了数据和实验如何支持他几十年前形成的理论。它也代表了调整科学方法来解释进化某一方面的扎实例子。
Podos 说：“我们实际上可以收集数据，并发现生态差异或生态变异确实会影响物种的起源。”“我们将适应与物种形成联系起来。”
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科学。《达尔文雀的生态物种形成：未来雀鸟的幽灵》
马萨诸塞大学阿默斯特分校生物学家。Jeffrey Podos
在加入Discover Magazine之前，Paul做了20多年的科学记者，专注于美国生命科学政策和全球科学职业问题。他的职业生涯始于报纸，后来转向科学杂志。他的作品曾出现在《科学新闻》、《科学》、《自然》和《科学美国人》等出版物上。
