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哺乳动物在热带地区进化速度更快,令科学家困惑

了解热带哺乳动物的进化如何通过加速的基因突变而与温带亲戚产生分歧。

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在炎热潮湿的热带地区,您可能会认为哺乳动物会悠闲自在——但在基因层面,它们却在加速超越生活在更温和地区的哺乳动物同类。一项新研究发现,热带哺乳动物正在更快地积累突变,因此进化速度更快,这一发现可能有助于解释雨林惊人的生物多样性。但这项研究出人意料的结果给生物学家们带来了困惑。

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“这是一个有待解释的经验性模式” [The Scientist]

进化生态学家詹姆斯·布朗(James Brown)说道,他没有参与当前的研究。之前的研究表明,靠近赤道的温带植物和海洋微生物进化速度更快,但科学家们认为这种模式只适用于冷血动物,因为它们的体温和新陈代谢受周围环境温度决定。

科学家们认为,温度与代谢率之间的这种联系意味着,在较温暖的气候中,最终发育成精子和卵子的生殖细胞分裂得更频繁。“细胞分裂的增加在给定时间内为种群提供了更多的突变机会,”[首席研究员 Len] 吉尔曼(Gillman)解释说。“这增加了种群内被选择的有利突变的概率”[BBC News]。

但这种机制不适用于温血哺乳动物,因为它们的体温无论环境因素如何大致保持恒定。在这项将发表在《英国皇家学会 B 辑学报》上的研究中,研究人员选择了 130 对密切相关的物种,每对中的两个物种生活在不同的纬度。吉尔曼寻找了微进化(microevolution)的小基因变化,在这种变化中,突变会在种群内部产生差异,但尚未产生新物种。他专注于每对物种中的一个基因,并将它们都与

一个“参照”基因与一个共同祖先进行比较。通过寻找这个基因的 DNA 编码中的突变——编码中的每个字母被替换为另一个字母——研究人员能够确定哪种哺乳动物的“微进化”速度更快。生活在气候较暖环境中的动物,这些替换数量比生活在较冷环境中的动物多约 1.5 倍[BBC News]。

研究人员说,第一个可能性是,动物在寒冷气候中的行为适应——例如在寒冷月份的冬眠或蛰伏期——平均减缓了它们的新陈代谢,降低了细胞分裂的频率。第二个可能性,

被称为“红皇后假说”(Red Queen hypothesis),表明由于与哺乳动物相互作用的其他生物,例如寄生虫和植物,正在经历更快的进化[在热带地区],因此存在一种协同进化的压力,迫使哺乳动物跟上。“生物环境变化更快,因此哺乳动物在响应中进化得更快,”吉尔曼说 [The Scientist]。

该假说得名于刘易斯·卡罗尔(Lewis Carroll)的《爱丽丝镜中奇遇》中的同名女王,她对爱丽丝说:“你必须拼命跑,才能留在原地。”相关内容:80beats:见证达尔文雀快速进化的夫妇赢得了大奖 80beats:恐龙脚如何进化成鸟类翅膀:新化石提供线索 80beats:非自然进化:捕鱼消灭了适应浅水区的鳕鱼 80beats:达尔文对土耳其官员来说太热了:进化文章被审查 DISCOVER:DISCOVER 达尔文特辑:进化专题

图片:flickr / Ryan Somma

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