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人类、动物为什么会发生性?新物种形成催化剂

放眼我们周围的自然界,你是否会思考这样一个问题:为什么某些生物类群包含了大量物种,而另一些类群的物种则屈指可数?以出现于大约4.8亿年前的昆虫为例,全世界有约600万种昆虫,分布于各种环境中,占据着极其多样的生态位。

不过,令人惊讶的是,昆虫从未真正适应海洋环境。相比昆虫,古菌域的甲烷火菌纲就只有一个物种,Methanopyrus kandleri,出现于40亿年前。这种神奇的古菌生活在加利福尼亚湾一个深海热液口边缘,周围是极端的环境:81到110摄氏度、高二氧化碳浓度、水深达2000米。为什么有些生物类群物种丰富,有些则寥寥无几?这一问题一直困扰着生物学家。

人类、动物为什么会发生性?新物种形成催化剂

最流行的解释之一是地质学年龄——更古老的生物类群多样性更高,因为它们拥有更多的时间积累更多的物种数。然而,实际情况是一些相对年轻的类群也具有非常多样的物种,而像甲烷火菌纲等类群虽然非常古老,但物种数却异常稀少。

在近期发表于《皇家学会报告:B》上的一篇论文中,作者约书亚·肖勒和约翰·威恩斯对这一历史难题进行了新的解读。他们第一次对新物种在整个生命树上出现的速率进行了分析,而此前科学家关注的焦点主要是某个子集的生物体。

他们发现了一些奇妙的、非同寻常的模式,为多样性问题及其可能原因提供了新的线索。在生命演化历史中,植物新物种的出现速率一直是动物的两倍以上,而复杂生物(多细胞真核生物)产生新物种的速率几乎是简单生物(单细胞生物和原核生物)的10倍。这项研究或许能解释另一个流传已久的谜题:生物为什么会演化出有性繁殖?性似乎是新物种形成的催化剂,这或许能解释有性繁殖为什么能成为一种成功的演化策略。

在脊椎动物中,适应陆地的生活方式似乎可以解释更高的物种多样性。而对于一些主要的无脊椎动物门类,比如软体动物,适应海洋环境似乎是更高物种数的主要原因。回到昆虫上,适应食草的生活习性可能是解释极高的新物种产生速率的关键。

那么,我们所属的动物类群又是什么样的情况?今天地球上能够两足行走的猿类,或者称人亚科(Homininae)的物种为什么这么少呢?人类其实是很孤单的,特别是当我们回看演化史上十分多样的人族物种的时候。

我们所属的灵长目中,包含着狐猴、蜂猴、眼镜猴、猕猴和类人猿等类群,现生大约有350个物种。灵长目出现的时间大约在8000万年前。从另一个角度来看,灵长目的多样性其实并不低,占了哺乳动物物种数大约5%。

在总数上,演化史中出现的灵长类物种肯定以数千计,但绝大部分已经灭绝了。灭绝是演化中的常态,据估计,在所有出现过的生命中有99%已经消失了。灵长类也同样如此。悲剧的是,今天所有的灵长类物种中有一半面临着灭绝的危险,而所有与我们关系很近的类人猿——猩猩、大猩猩和黑猩猩等——都被国际自然保护联盟(IUCN)列为极危物种。

目前最为多样的灵长类是猴类,特别是旧世界猴,其自然分布范围是非洲和亚洲。它们作为一个类群出现的时间与我们人亚科差不多,大约是在1000万年前的非洲。还有一些猴类是在近几十万年里出现的,就像我们智人,而另一些猴类则是在数百万年前出现的,类似一些已经灭绝的古人类亲戚,如大约200万年前到5万年前的直立人。

然而,与物种多样的猴类不同,今天我们在人亚科中倍感孤独。我们是唯一双足直立行走的猿类。如今的旧世界猴物种很可能远远多于以往任何历史时期。那么,为什么我们会走上与猴类截然不同的道路呢?

大约4万年前,我们人类与其他一些关系紧密的人族物种分享着这个星球,比如尼安德特人和丹尼索瓦人,或许还有马鹿洞人,甚至一些非洲的古老物种。这些物种在生态学上共存着,竞争资源,甚至偶尔会互相交配。那么,为什么最终只有一个物种存活下来呢?

这个问题其实还没有答案。把这个问题称为关于人类起源的最大谜题并不夸张,这其实也是今天科学界最重要的难题之一。我们所知道的是,人类其实属于灵长类中一个有着很高灭绝风险的类群。

人类的演化史上出现过至少30个人族物种。随着发掘的进行,这一数字还会继续上升。它们的灭绝可能就发生在1万年前到2万年前之间。从一个有着六七种或更多类人猿的世界,经过800万年的演化时间,只剩下我们自己。我们需要问的一个问题是,我们是怎样一个物种?我们是会长久存在,还是会同样在演化史的一瞬间消失?

这些问题的解答或许能为我们的未来提供一些参考。尽管面临着许多全球性的环境威胁(大部分是我们自己造成的),但许多人对人类的未来还是持乐观态度。最重要的是,人类应该立刻行动起来,减少自己对地球的环境压力。

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