自從達爾文提出開創性的演化論以來，生物學家就一直被物種演化的複雜過程所吸引。負責幾代物種演化（稱為微觀演化）的機制是否也能解釋物種如何經過數千或數百萬代的演化（稱為宏觀演化）？剛發表在《科學》（Science）雜誌上的一篇新論文表明，種群在幾代人的時間內進化和適應的能力，即所謂的進化性，可以有效地幫助我們理解進化是如何在更長的時間尺度上進行的。

透過彙編和分析來自現有物種和化石的大量資料集，研究人員能夠證明，許多不同特徵的微進化可預測性能夠預測相隔長達一百萬年的族群和物種之間的變化量。

「達爾文認為物種是逐漸進化的，但我們發現，即使種群在短期內迅速進化，這種（短期）進化也不會隨著時間的推移而累積。然而，從長遠來看，種群和物種的平均差異仍然取決於它們的短期進化能力，”論文的資深作者、挪威國立師範大學生物學系教授克里斯托夫-佩拉邦（Christophe Pélabon）說。

對選擇做出反應和適應的能力，即進化性，取決於可遺傳（基因）變異的數量。研究人員在進行分析時，首先彙編了一個龐大的數據集，其中包含了從公開資訊中獲得的生物種群和物種的進化性指標。然後，他們繪製了不同性狀（如喙的大小、後代數量、花的大小等）的進化性與族群和物種差異的曲線圖。

他們也研究了來自150 個不同化石系的信息，其他研究人員在這些化石中測量了短至10 年、長至760 萬年的化石形態特徵差異。

達爾文注意到，加拉巴哥群島的不同雀鳥如何根據它們擅長吃的食物長出不同種類的喙。後來的研究表明，隨著時間的推移，種子大小的快速波動會導致鳥喙大小的快速波動，這與發表在《科學》雜誌上的新研究結果如出一轍。這幅插圖來自達爾文，1845 年。比格爾號皇家海軍上尉菲茨-羅伊（Fitz Roy, ​​RN）環球航行期間所到國家的自然史和地質學研究札記》，第2 版。來源：約翰-古爾德

他們發現，可進化性較高的特徵在現有種群和物種之間的差異更大，而可進化性較高的特徵在兩個連續的化石樣本之間更有可能彼此不同。相反，進化性差或變異性小的特徵在不同族群之間或連續化石樣本之間變化不大。

環境波動是關鍵

佩拉邦說，進化能力強的性狀變化快，因為它們能更快應對環境變化。

環境–如溫度、食物種類或其他對個體生存和繁殖很重要的特徵–是演化變化的驅動力，因為族群試圖適應自己的環境。通常情況下，環境每年或數十年都在變化，並圍繞穩定值波動。這就產生了選擇方向的波動。

進化能力強的性狀能迅速對選擇的波動做出反應，並隨著時間的推移產生高振幅的波動。進化能力差的性狀也會波動，但波動速度較慢，因此振幅較小。

「地理位置相距遙遠的族群或物種所處的環境波動並不同步。因此，這些族群將具有不同的性狀值，這種差異的大小取決於性狀波動的幅度，因此也取決於性狀的可進化性，”佩拉邦說。

對生物多樣性的影響

研究人員的研究結果表明，過去的選擇和環境相對穩定。隨著氣候變化，情況正在迅速變化，而且主要是朝著一個方向變化。這可能會對選擇模式以及物種如何適應環境產生重大影響，因為環境仍在波動，但圍繞最佳環境的變化即使在幾十年內也不再穩定。

他說：”物種能夠追蹤這些最佳狀態並進行適應的程度還不確定，但這很可能會對生物多樣性產生影響，即使是在短時間內。”

編譯來源：ScitechDaily

DOI: 10.1126/science.adi8722