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去聽演講,主題就是慈鯛(cichlid)這一種魚類。演化領域的人,即使沒吃過,一定也聽過慈鯛,這是種探討演化的好材料。講者是 Axel Meyer,搜尋一下就知道是位大頭。

非洲三個大湖坦干伊加湖、馬拉威湖、維多利亞湖,竟然有1200

 

先簡介一下慈鯛,這類魚有很多款式,台灣人最熟悉的大概是吳郭魚。在非洲東部,慈鯛的多樣性非常驚人,三個大湖:坦干伊加湖(Lake Tanganyika)、馬拉威湖、維多利亞湖,一共有超過 1200 個物種。

 

驚人的是,被人為認定出這麼多物種,共同祖先大概只有一千多萬年。也就是說,演化上很短的期間內,東非的慈鯛速演化出大量物種。這種現象叫作適應性輻射(adaptive radiation)演化。

 

對演化學家而言,這些魚,當然是很好的研究材料。畢竟達爾文《物種源始》中的經典案例,加拉巴哥群島的達爾文雀,就是適應性輻射的結果。明明住在同一個湖,怎麼冒出幾百種版型很類似,特徵卻千變萬化的近親?

加拉巴哥島上,可能目睹新的達爾文雀物種誕生

 

 非洲三個大湖坦干伊加湖、馬拉威湖、維多利亞湖,竟然有1200

 

第一個演講,主題是魚的條紋(stripe)。最早的慈鯛,住在坦干伊加湖,後來各自移民到馬拉威湖、維多利亞湖。但是有意思的是,三處的慈鯛物種,都有約三分之一配備橫條紋,三分之二沒有橫條紋。為什麼比例是 1/3、2/3,目前仍沒有答案。不過靠著跨物種情慾交流,順利找到和條紋有關的基因,主要是一個基因的影響:agouti-related peptide 2(簡稱 agrp2)。

Agouti-related peptide 2 facilitates convergent evolution of stripe patterns across cichlid fish radiations

 

agouti 這類基因與色素有關,其他動物的顏色研究中,也見過此一基因的蹤影。基因有編碼序列本身,還有附近一些會調控基因表現的非編碼 DNA 序列。在不同種慈鯛中,agrp2 基因本身沒有太大差別,不過不同物種的基因,周圍那些參與調控的 DNA 位置有些不同,使得 agrp2 基因在不同種魚的表現量有高有低,而基因表現低的魚,就會出現條紋。

 

然而,不同種類的魚,即使基因表現都不高、身體都配備條紋,那些造成表現差異的調控序列卻不一樣,可見條紋是多次獨立演化的結果。

 

不同慈鯛物種的條紋,受到同一個基因影響,在許多時刻獨立誕生類似的表現控制方式,可謂演化的不斷重複。

 

第二個演講,主題是魚的嘟嘴。就是慈鯛的嘴型,大概能分成有嘟嘴,沒有嘟嘴兩種,這是怎麼造成的呢?(嘟嘟嘴好可愛!)

嘟嘴或不嘟嘴,讓尼加拉瓜的慈鯛,變成不同物種?

The Angelina Jolie Project

非洲三個大湖坦干伊加湖、馬拉威湖、維多利亞湖,竟然有1200

非洲三個大湖坦干伊加湖、馬拉威湖、維多利亞湖,竟然有1200

 

東非的嘟嘴魚,一共有很多種,影響嘟嘴的基因,不只一兩個,而是很多個,每個的影響力都不大,所以是很多基因綜合的效果。不過在非洲對岸,尼加拉瓜的慈鯛就不是這麼回事。

 

尼加拉瓜有一系列火山口形成的湖,湖裡也住著許多種慈鯛,而且一個湖只住一種嘟嘴魚。比較發現,和東非親戚血濃於水的尼加拉瓜慈鯛,嘟嘴與否,主要只受到一個基因影響。這和東非不同,可見同樣的外貌特徵也可能取決於完全不同的遺傳機制。

 

魚幹什麼嘟嘴?當然不是為惹裝可愛。實驗發現,嘟嘴與否的魚,食性也不一樣,因此嘟嘴不是隨機產生,而是天擇、適應的結果。住在某些生態棲位的魚,比較容易嘟嘴。嘟嘴也許是個「魔術特徵(magic trait)」,也就是說,同一個特徵,同時會影響天擇和性擇,不過已經很長,改天再說好惹。

 

總之,分家不久,卻千變萬化的慈鯛,是很好的演化研究材料。藉由探索它們的不同與相同,能夠學到許多演化的奧秘。

 

短篇  大湖誕生500種新慈鯛,只要一萬年?!

馬拉威湖、維多利亞湖,竟然有1200種慈鯛

嘟嘴或不嘟嘴,讓尼加拉瓜的慈鯛,變成不同物種?

 

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