蜂鳥僅用了2200萬年就從一個共同祖先演化出338種微小而色彩斑斕的物種。而且它們的演化尚未結束。
加州大學伯克利分校的進化生物學家吉姆·麥奎爾和他的合作者發現,儘管一些蜂鳥類群已經飽和了它們環境中可用的空間,但其他類群仍在以驚人的速度發展成新物種。透過比較它們的物種形成和滅絕速率,麥奎爾的團隊計算出,在未來數百萬年內,蜂鳥物種的數量可能會在達到平衡之前翻一番。研究結果發表在《當代生物學》雜誌上。
墨西哥克薩拉帕生態研究所的進化生物學家胡安·弗朗西斯科·奧爾內拉斯說:“這是關於一個不完全適應輻射的最壯觀已知例子的獨特證據。”(“適應輻射”是生物學家用來描述快速分化成不同物種的術語。)
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蜂鳥僅分佈於新大陸,大多數物種生活在南美洲。麥奎爾的團隊透過比較284個物種的DNA,對該類群的進化進行了有史以來規模最大的研究。
路易斯安那州立大學巴吞魯日分校的遺傳學家羅布·布魯姆菲爾德說:“這令人印象深刻。” “他們使用的樣本是鳥類學家在30多年的時間裡,在美洲中部和南美洲的偏遠地區搬運液氮罐和收集的成果。” 研究人員收集了組織樣本,需要將其冷凍以進行DNA測序。
快速的工作者
分析表明,蜂鳥分為九個主要的譜系,這些譜系在過去的2200萬年中在南美洲彼此分化。但是,它們最早在大約4200萬年前從一個姐妹群——雨燕——中分化出來,化石表明這種分裂一定發生在歐亞大陸。“這是一個相當大的差距!” 麥奎爾說。蜂鳥無法飛越海洋,因此它們一定是透過陸路旅行,跨越白令海峽的陸橋進入北美,然後向南遷徙。
一旦它們到達南美洲,它們就發生了戲劇性的輻射——尤其是在安第斯山脈。這些山脈僅佔美洲陸地面積的7%,但卻是40%蜂鳥物種的家園。其中許多物種一定是在過去1000萬年內出現的。這個時期正是安第斯山脈開始快速隆起的時期,這表明山脈可能在刺激物種多樣化中發揮了作用。
麥奎爾說:“安第斯山脈有點像是蜂鳥最糟糕的棲息地。” 這些鳥類“具有超高的代謝率,氧氣供應量卻很低。由於空氣密度降低,懸停也更加困難。然而,它們卻在那裡做到了。” 儘管已知有些昆蟲在高海拔地區覓食,但他表示,在寒冷的高山地區,昆蟲相對較少,為蜂鳥佔據它們的位置傳授花粉留下了空間。山脈還提供了各種各樣的棲息地,從孤立的山谷到氣候快速變化的陡峭山坡。蜂鳥非常適合利用這些生態位。
但是奧爾內拉斯說,麥奎爾和他的團隊誇大了安第斯山脈環境的重要性。從蜂鳥典型的鮮豔色彩、精緻的裝飾、壯觀的求偶展示和複雜的叫聲來看,性選擇幾乎肯定在它們的進化中發揮了重要作用。
無論如何,蜂鳥產生新物種的速度正在減慢,可能是因為它們的空間或生態位即將耗盡。但是麥奎爾發現,一些譜系的多樣化速度比其他譜系快15倍,並且仍然保持著較高的速度。“速率到處都是,” 他說。“即使生態空間開始耗盡,仍然有更多物種的空間。”