蛇和蜥蜴的緩慢而穩定的進化贏得了競爭

一個相關譜系的爆發式增長今天只留下一個後代

Close up of lizard

楔齒蜥。

Kevin Schager/Alamy 庫存照片

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地球上爬滿了蜥蜴和蛇。超過 10,000 種被稱為鱗龍類的爬行動物已經適應在幾乎每個大陸上茁壯成長。但據布里斯托爾大學古生物學家 Jorge Herrera-Flores 和他的同事稱,這種龐大的種類出乎意料地花費了很長時間才發展起來。研究人員說,鱗龍類動物並非儘可能快地嘗試新的適應,而是透過相對緩慢而穩定的步伐進化而獲得成功——這一觀點與許多生物學家關於生命如何以及為何產生多樣性的假設相反。

研究人員在一項發表於《Palaeontology》的新研究中記錄了鱗龍類的進化歷程,並將它們與難以捉摸的名為喙頭目的爬行動物親戚進行了對比。如今,後者僅以一個現存物種——紐西蘭的楔齒蜥——為代表,但在遙遠的過去,它們的數量要多得多。“幾十年來,”Herrera-Flores 說,“人們一直在質疑喙頭目衰落的真正原因是什麼。”

研究人員觀察到一個奇怪的模式:這兩個群體的進化軌跡是相反的。在鱗龍類存在的最初三分之二時間裡,即大約 2.4 億年前至 8000 萬年前,它們的體型差異進化緩慢。與此同時,喙頭目迅速分裂成各種不同的大小——直到它們的多樣性崩潰。


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到目前為止,似乎快速的進化實驗爆發可以建立長期的持久力。先前對另外兩個爬行動物群體——恐龍和鱷魚——的研究表明,早期的快速進化幫助這些動物排擠掉競爭對手並迅速佔領地盤。按照這種邏輯,喙頭目快速的變化本應預示著更大的成功。相反,Herrera-Flores 和他的同事認為,快速進化可能會產生一種不穩定性,從而更容易導致滅絕。鱗龍類較慢的進化速度帶來了更穩定的歷史,隨後,當楔齒蜥的親戚已經走下坡路時,多樣性才出現了後來的爆發。

爬行動物並非唯一採用這種明顯的“緩慢而穩定”策略的動物。儘管現代硬骨魚如今更加多樣化,但先前的一項研究發現,過去它們的數量和種類不如全骨魚——今天雀鱔和匙吻鱘的史前親戚。這些研究表明,快速多樣化以填補更多生態位並不總是通往長期成功的途徑。

哈佛大學爬行動物學家 Tiago Simões 指出,與它的表親不同,導致今天楔齒蜥的特定喙頭目譜系具有“異常低的進化速率”,他沒有參與這項新研究。這就是楔齒蜥之所以能脫穎而出成為“活化石”的原因,它是古代進化繁榮最終走向衰落的回聲。

Riley Black,曾用筆名 Brian Switek,是《Skeleton Keys》和《My Beloved Brontosaurus》的作者。她住在猶他州鹽湖城。在 Twitter 上關注她 @Laelaps,並在 Instagram 上關注她 @laelaps

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大眾科學 Magazine Vol 326 Issue 3本文最初以“Slow and Steady”為標題發表於 大眾科學 Magazine 第 326 卷第 3 期 (), 第 22 頁
doi:10.1038/scientificamerican0322-22b
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