新的物種如何衍生,一直是演化學重要的問題,看看達爾文的書叫作《物種起源》,就能略知一二。傳統上認為,體型較大的動物,需要經歷很多代,才能累積到足夠的差異,造成生殖隔離,繼而出現新的物種。這個2017年的論文卻報告,有個小島上的達爾文雀,似乎在短短三代之內,就迅速地生殖隔離,出現一個看似新的物種

Rapid hybrid speciation in Darwin’s finches

 

加拉巴哥群島,也就是當年達爾文曾經路過的那個地方,住著一群叫作達爾文雀(Darwin's finches)的鳥類,根據不同的特徵,被分為多個物種。有群科學家長期研究達爾文雀,留下許多珍貴的記錄。 這回報告的支系,住在加拉巴哥群島旗下的一個小島 Daphne Major。

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在 1981 年時,有位外來的男鳥出現在島上,本身屬於大仙人掌地雀(Geospiza conirostris)。科學家無法確定他如何來到島上,只能猜測旅程應該相當漫長,因為已知最接近大仙人掌地雀的家,位於 Español 島,距離 Daphne Major 超過 100 公里之遙(不過中間至少存在2個比較大的島)

 

 

Daphne Major 島上本來住著 3 種鳥:勇地雀(Geospiza fortis)、大嘴地雀(Geospiza magnirostris)、仙人掌地雀(Geospiza scandens)。當年抵達島上的大仙人掌地雀,後來和一位女勇地雀情慾交流,生下幾位後代,成為新支系的第一代。

 

大鳥支系(Big Birds lineage)

 

接著其中 2 位又生下一位女生,那 2 位的兄弟,則是與另一位勇地雀生下一位男生,成為第二代。然後第二代的男生與女生,又生下此一支系的第三代,接著,他們就自己繼續生下去,不再與勇地雀情慾交流。至今過惹36年,來到第六代。

 

大鳥支系的遺傳多樣性一代代愈來愈低。

 

此一支系被稱作「大鳥支系(Big Birds lineage)」,2010年時共有 36 位成員,2012年時屬於第三到第六代的則有23位。這群鳥都是近親繁殖,每一代的遺傳多樣性,一代代地愈來愈小,不過似乎不影響生殖能力;適應環境也不錯,在島上開創出自己的一片小天地。

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大鳥支系每一代間的變化,喙的深度顯著變深。

 

大鳥支系每一代間的變化,體型沒有明顯的變化。

 

型態上,大仙人掌地雀的體型與鳥喙,都比勇地雀大很多,而大鳥支系的個體,全都介於兩者之間,不過更接近大仙人掌地雀。更詳細分析,大鳥支系每一代間的變化,發現體型並沒有明顯的變化,但是喙的深度顯著變深,論文推論,應該是受到天擇影響,喙比較深的個體,生存能力較佳所致。

 

大仙人掌地雀、勇地雀、大鳥支系的鳥喙與體型分佈。

 

同時考量喙的深度、長度兩項指標,大鳥支系落在三者之間,卻與 3 種親戚完全不重疊。

 

前面提過,島上本來住著 3 種親戚。同時考慮喙的深度、長度兩項指標,大鳥支系落在三者之間,卻與 3 種親戚完全不重疊。論文判斷,大鳥支系嘴巴的型態組合,在島上顯得獨特。

 

新物種形成,生殖隔離是關鍵。由外來男大仙人掌地雀,與本地女勇地雀,所建立的大鳥支系,只經歷三代而已,就與勇地雀發生生殖隔離。至於大仙人掌地雀呢?當然大鳥支系自己的島上,不存在大仙人掌地雀。然而論文表示,目前仍無法確定,不過推論生殖隔離應該存在,因為型態以外,歌聲也不一樣。

 

論文並沒有將大鳥支系,特別定義為新的物種,因此目前沒多少必要,爭論他們是否屬於新種。至今鳥口極為有限的大鳥支系,也可能無法一直傳承下去。 重要的是,藉由長期追蹤的田野調查,科學家觀察到新種衍生而成的過程,或是專業一點稱作種化(speciation),竟然能夠如此迅速!機率加上天擇,在短短幾代之內,就能產生如此完整的生殖隔離;而這類事件在歷史上,或許不是第一次發生。

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Science 論文短評:

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新聞稿:

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新聞稿:

The origin of a new species of Darwin's finches

 

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