鱼类化石挑战进化学“都市传奇”

研究人员一直困惑于真骨鱼类如何进化出多样性惊人的体型。

研究人员一直困惑于真骨鱼类如何进化出多样性惊人的体型。

图片来源:blickwinkel/Alamy Stock Photo

想象一下半吨重的金枪鱼被摆在码头上,旁边是海马、鲦鱼和海鳝。这只是在一种被称为真骨鱼的鱼类中发现的令人叹为观止的多样性一瞥。目前,真骨鱼类拥有3万个物种,比所有现存的哺乳动物、鸟类、爬行动物和两栖动物的种类还要多。过去十几年里,很多研究人员推断,之所以真骨鱼类进化出各种令人眼花缭乱的体型,是因为它们的直接祖先以某种方法重复了整个基因组,从而使整组基因得以随心所欲地承担其他功能。

如今,对鱼类化石记录进行的分析挑战了这一观点。尽管在约1.6亿年前重复了基因组,但真骨鱼类在最初的1.5亿年里坚守了一些传统体型。与此同时,一个从未经历过基因组加倍的相关种群——全骨鱼类进化出多样性惊人的身体构造。

美国印第安那大学进化生物学家Michael Lynch介绍说,基因重复和多样性之间的关联似乎是如此的直观,以至于它“几乎成为一种‘都市传奇’”。典型案例是拥有惊人多样性的真骨鱼类和目前仅拥有8个物种、两种体型的全骨鱼类之间的对比。开花植物也充满了此类重复,并且是植物中的多样性之王。在这两个案例中,进化生物学家均假定,一些DNA复制“怪癖”令基因组加倍。随后,在先已存在的基因维持物种存活的同时,额外的基因拷贝会进化出新功能,并因此加速了进化改变。

目前是宾夕法尼亚大学古生物学家的John Clarke决定通过比较化石记录中真骨鱼类和全骨鱼类的多样性,测试这一“传说”。他探访了全球15座博物馆,测量了来自2.5亿~1亿年前的样本并拍下它们的照片。随后,Clarke比较了它们的多样化速度,并且作出“真骨鱼类并非总是如此特别”的论断。

正如他和同事在美国《国家科学院院刊》网络版上所报告的,真骨鱼类在最初的1.5亿年里拥有缓慢的开始。与此同时,全骨鱼类进化出各种形状和大小,其中大多数自此以后走向灭绝。加州大学洛杉矶分校进化鱼类学家Michael Alfaro表示,不具备重复基因组的鱼类在多样化方面也做得很好,多样化速度和真骨鱼类相当,甚至要更快一些。

来源:news.sciencenet.cn

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