本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，僅反映作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點。
島嶼在進化研究中佔據著特殊地位。每次新島嶼形成——從火山熱點湧出，由珊瑚蟲緩慢堆積而成，或因海平面上升與大陸隔絕——它都開啟了一場關於進化改變和新物種形成的自然實驗。
查爾斯·達爾文在《物種起源》中特別關注島嶼，注意到島嶼上的動植物通常與居住在最近大陸上的動植物親緣關係較近。達爾文乘坐“貝格爾號”軍艦以博物學家的身份收集的加拉帕戈斯群島的雀類就是一個經典的例子。達爾文的雀類起源於兩到三百萬年前殖民加拉帕戈斯群島的單一共同祖先，包括一些物種，它們可以啄開並吃掉特定的種子，以仙人掌的花和果實為食，用樹枝從樹幹中挖出昆蟲，甚至吃較大的鳥類的蛋——有時甚至是血。
加拉帕戈斯群島普拉扎斯島上的普通仙人掌地雀。
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自《Origin》首次出版以來，生物學家開始使用“ecological opportunity”這個詞來描述可以從單一的殖民祖先產生多樣化物種群體的過程。島嶼為殖民物種提供了新的食物資源，並使其能夠逃脫捕食者和競爭對手。在這些非常有利的條件下，島嶼物種的種群密度可以比大陸上可能達到的密度高得多——這種現象被稱為density compensation。種群數量的增加通常伴隨著個體之間變異的增加，而來自擁擠鄰居的更大競爭為那些嘗試新的謀生方式的個體創造了強大的優勢。
如果有足夠的時間，一個大的、可變的種群將開始分裂成具有不同生活方式的較小種群。如果有更多的時間，這些較小的種群將停止雜交，並變得足夠不同，可以稱為不同的物種。如果這看起來有點牽強附會，請考慮生態機會的過程正在我們周圍發生——隨著入侵物種在景觀中蔓延，以及病毒在新受害者的血液中繁殖。
你後院的密度補償
入侵物種之所以具有入侵性，是因為人類為它們提供了生態機會。被運送到一個缺乏強大競爭者、捕食者或適應於感染它們的疾病的新環境中，入侵物種會壓倒它們的新棲息地，以比在其原生地更高的密度生長。葛藤，這種蔓生植物正在美國東南部的森林中蔓延，就是一個典型的例子；在澳大利亞東北部蔓延的海蟾蜍也是如此。新英格蘭人也非常熟悉紫穗槐將溼地染成粉紅色的景象，在美國西南部，數英畝的沙漠地面上覆蓋著紅雀麥。入侵物種通常在擴充套件到新的範圍時擴大其生態範圍，適應它們在原產地從未遇到過的食物來源或棲息地。
紫穗槐的密度補償使新英格蘭溼地變成粉紅色。
在一個幾乎空曠的島嶼上，密度補償和對新條件的適應是新生物多樣性的起源。然而，當它發生在已建立的生物群落中時，一個物種的生態機會往往是以它扼殺、取代或競爭過的本地物種為代價的。
對病毒來說，每個人都是一座島嶼
在更小的尺度上，你的身體為每個設法進入體內的致病微生物提供了生態機會。由於過去二十年的深入研究，我們尤其瞭解艾滋病病毒（HIV），這種病毒會導致艾滋病。
新的艾滋病病毒感染通常來源於一個幸運的病毒。一旦病毒在淋巴結中建立自身，那裡有大量的白細胞可供其感染，其種群密度就會爆炸式增長，該種群內的遺傳變異也是如此。艾滋病病毒的高突變率維持了這種變異，這推動了對宿主免疫系統的進化反應——以及對抗病毒藥物治療的反應。跟蹤和預測病毒種群的進化是現代治療計劃的關鍵組成部分。
在艾滋病病毒感染的早期進展中，病毒種群密度和遺傳多樣性呈爆炸式增長。這對應於上面時間程序圖中標記為“急性艾滋病病毒綜合徵”的時期。
我們周圍的生態機會
顯然，你不需要在島嶼上才能看到生態機會在起作用。一組相對簡單的過程，可以將一個種群帶上進化多樣化的道路，這可能出現在一片空地或你下次感冒的時候。鑑於其普遍性，《物種起源》發表兩個世紀後，生態機會向生物學家提出的問題不是，進化多樣化是如何開始的，而是，為什麼它沒有更頻繁地發生？
（我的合作者 Luke Harmon，他在 Dechronization 上寫部落格，並且剛剛加入 Twitter，對這篇文章的初稿提供了一些非常有用的反饋。在我的朋友 Luke Swenson 的大力幫助下，我加快了對艾滋病病毒進化研究的瞭解，不列顛哥倫比亞省艾滋病病毒/艾滋病卓越中心的博士生 Luke Swenson 剛剛為 YouthCo 啟動了一個關於艾滋病病毒研究的部落格。）
參考文獻
Aizen, M. A., C. L. Morales, and J. M. Morales. 2008. Invasive mutualists erode native pollination webs. PLoS Biology 6:e31. DOI: 10.1371/journal.pbio.0060031
Blumenthal, D., C. E. Mitchell, P. Pyšek, and V. Jarošik. 2009. Synergy between pathogen release and resource availability in plant invasion. Proc. Nat. Acad. Sci. USA 106:7899-7904. DOI: 10.1073/pnas.0812607106
Grant, P. R., and B. R. Grant. 2008. How and Why Species Multiply: The Radiation of Darwin's Finches. Princeton University Press, Princeton.
Edwards, C. T. T., E. C. Holmes, O. G. Pybus, D. J. Wilson, R. P. Viscidi, E. J. Abrams, R. E. Phillips, and A. J. Drummond. 2006. Evolution of the human immunodeficiency virus envelope gene is dominated by purifying selection. Genetics 174:1441. DOI: 10.1534/genetics.105.052019
Keele, B. F., E. E. Giorgi, J. F. Salazar-Gonzalez, J. M. Decker, K. T. Pham, M. G. Salazar, C. Sun, T. Grayson, S. Wang, and H. Li. 2008. Identification and characterization of transmitted and early founder virus envelopes in primary HIV-1 infection. Proc. Nat. Acad. Sci. USA 105:7552. DOI: 10.1073/pnas.0802203105
Shankarappa, R., J. B. Margolick, S. J. Gange, A. G. Rodrigo, D. Upchurch, H. Farzadegan, P. Gupta, C. R. Rinaldo, G. H. Learn, and X. He. 1999. Consistent viral evolutionary changes associated with the progression of human immunodeficiency virus type 1 infection. J. Virology 73:10489. PMCID: PMC113104
Swenson, L. C., T. Mo, W. W. Y. Dong, X. Zhong, C. K. Woods, M. A. Jensen, A. Thielen, D. Chapman, M. Lewis, I. James, J. Heera, H. Valdez, and P. R. Harrigan. 2010. Deep sequencing to infer HIV-1 co-receptor usage: Application to three clinical trials of Maraviroc in treatment-experienced patients. J. Infectious Diseases 203:237-245. DOI: 10.1093/infdis/jiq030
Vellend, M., L. J. Harmon, J. L. Lockwood, M. M. Mayfield, A. R. Hughes, J. P. Wares, and D. F. Sax. 2007. Effects of exotic species on evolutionary diversification. Trends Ecol. Evol. 22:481-488. DOI: 10.1016/j.tree.2007.02.017
Yoder, J. B., S. Des Roches, J. M. Eastman, L. Gentry, W. K. W. Godsoe, T. Hagey, D. Jochimsen, B. P. Oswald, J. Robertson, B. A. J. Sarver, J. J. Schenk, S. F. Spear, and L. J. Harmon. 2010. Ecological opportunity and the origin of adaptive radiations. J. Evolutionary Biology 23:1581-1596. DOI: 10.1111/j.1420-9101.2010.02029.x
圖片來源
仙人掌地雀來自 Flickr 使用者 kookr；紫穗槐來自 Flickr 使用者 Muffet；
艾滋病病毒時間程序圖來自 WikiMedia Commons；作者照片來自 Jeremy B. Yoder。
關於作者：Jeremy Yoder 是愛達荷大學研究物種相互作用進化的博士生，並計劃於今年春季畢業。他在他的部落格 Denim and Tweed 上撰寫關於進化和生態學的文章，並且他也在 Twitter 上。
文中表達的觀點是作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點。