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适应性辐射是否塑造了爬行动物的进化-

进化过程中一些最基本的问题仍然没有得到解答,比如不同种类的动物(例如爬行动物)是何时以及如何进化的。75年来,适应性辐射——从一个共同祖先进化而来的许多物种相对较快的进化——被认为是生物多样性的主要原因,包括主要身体计划(识别一群动物的结构和发育特征)和新谱系的起源。然而,过去对这些快速进化的研究很大程度上受到所使用的方法和现有数据量的限制。

在今天发表的一篇文章中自然通讯,检查在哈佛大学一个研究团队领导的最大的可用数据集和灭绝的大型爬行动物组织(如海洋爬行动物,乌龟、蜥蜴和恐龙和鳄鱼的祖先)解决长期存在的问题,如何自适应辐射的爬行动物进化。利用现代物种的DNA信息以及现代和化石物种的数百个解剖特征进行统计分析,这项研究发现,爬行类种群起源时的快速解剖变化时期,往往要早于这些种群分化成成百上千个物种的时期。这与进化生物学中长期持有的适应性辐射的观点相矛盾。

“我们的研究结果表明,大型爬行动物的起源组织生活和灭绝,解剖的变化速度非常快,但高水平的进化不一定结合分类多样化”的摄影记者第一作者蒂亚戈博士说在实验室博士后的斯蒂芬妮·皮尔斯,AssociateProfessor的机体和哈佛大学进化生物学。

西莫兹和皮尔斯揭示,在二叠纪-三叠纪大灭绝之前,爬行动物的进化速度和形态多样性与大灭绝之后一样高,甚至更高。由于二叠纪爬行动物物种多样性远低于三叠纪,这些结果表明,快速的进化速度并不需要与经典适应性辐射理论预测的快速分类多样化相一致。两者可以解耦。

这个团队还包括阿尔伯塔大学的博士生奥克萨娜·维尔尼戈拉和迈克尔·考德威尔教授,他们进一步发现,进化速度的加快与爬行动物独特的身体计划的起源是一致的,但是爬行动物通过不同的进化速度也可以产生非常相似的功能适应。

皮尔斯说:“令人惊讶的是,那些进化出像海龟那样具有保护甲壳的爬行动物,或者像蛇那样具有蛇形身体的爬行动物,却表现出截然不同的进化速度,这表明独特身体结构的起源和进化在进化过程中是异类的。”

Simoes说:“我们的研究结果还表明,蛇的起源具有爬行动物进化史上解剖学变化速度最快的特点。”“但是,这与分类多样性的增加(正如适应性辐射所预测的那样)或分子进化的高速率不一致。”

形态进化和分子进化的不匹配支持了蛋白质编码DNA序列似乎与解剖学上的广泛变化无关的观点。虽然还需要更多的研究来了解身体计划是如何进化的,但该团队假设,基因组的非蛋白质编码区可能是快速形态变化的原因,因为这些部分更容易发生突变,并承担新的功能角色。

Simoes说:“很明显,为了加深我们对进化中的主要模式的理解,我们需要进一步的研究来测量表型和分子的进化速率,起源的时间,以及大尺度的表型多样性。”

Simoes和他的同事们继续开发新的方法,并扩大他们的数据,以研究羊膜生物的起源,这个群体包括爬行动物和哺乳动物。特别值得注意的是,要准确指出这两类动物在地质时期是何时分化的,以及灭绝、多样化和适应是如何在过去的3亿多年里塑造它们的进化史的。

Simoes说:“我很高兴能继续我的研究,解开地球上两个最成功的动物群体的早期进化动态。”“我也专注于改进现有的协议来分析形态数据和构建更健壮的进化树,包括主要脊椎动物谱系的起源时间。”

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