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科学家们研究化石和进化树来帮助确定进化速度

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2020-06-25浏览次数:1495

植物和动物进化新物种的速度,或现有物种死亡的速度,是一个引起极大兴趣的主题 - 不仅仅是科学家。这是因为物种形成和灭绝的速度可以告诉我们很多关于地球的历史。如果一个范围内有大量新物种,这将表明地球上有利的生命条件。相比之下,特殊事件可以引发大规模灭绝,其中最着名的是消灭6600万年前的恐龙,这可能是由陨石撞击引起的。

神秘的差异

很难确定过去物种的发生频率,然后再次灭绝。苏黎世联邦理工学院计算进化研究小组的博士后研究员雷切尔沃诺克说:“没有人能看到这些过程发生。”这就是科学家试图通过间接方法推断形成和灭绝的原因。一些信息来自不同地质年代的化石。

另一个信息来源是今天存在的物种。特别是基于DNA分析的生物物种的系统发育(或进化)树。通过对这些树种应用统计方法,科学家们可以确定新物种的发生频率和旧物种的过去死亡频率。

然而,这两种方法存在问题,因为它们经常产生相互矛盾的结果:从化石记录中获得的物种形成和灭绝的速度通常远高于通过系统发育方法计算的那些。到目前为止,这种差异的原因尚不清楚。

结合不同的方法

但现在,与其他科学家合作,计算进化研究组织负责人Rachel Warnock和Tanj Stadler已经找到了解释。 “这两种方法都基于对新物种形成的不同假设,”沃诺克说。这就是他们得出不同结论的原因。但如果他们考虑这些不同的假设,那么他们就可以协调结果。

研究人员通过观察鲸鱼,犬类和牛科动物等各种动物来证明这一点。他们成功的部分原因在于他们自己开发的计算机模型:“现在我们可以统一这两个观点,”Warnock说。他们的工作发表在Nature Communications杂志上。

对物种形成的见解

目前的想法是没有人,而是出现多种新物种的机制(见专栏)。每种机制产生不同的结果;这个过程可能产生一个或两个新物种,原始物种要么继续存在,要么死亡。 “当使用统计方法分析系统发育和化石时,科学家们尚未明确考虑这些不同的可能性,”Warnock说。

现在,新模型将它们结合起来,以确保基于化石和系统发育信息的化石形成和灭绝率的兼容性。

它还提供了特定动物或植物种群中哪种物种形成机制占优势的指示。例如,系统发育树和鲸鱼的化石记录表明,最常见的模式可能是成年期;也就是说,原始物种逐渐转变为新物种(模式3;见框)。因此,该模型可用于未来的研究,以获得对生物进化的新见解。它还有助于更好地协调化石基因和系统发育分析的结果。

总结:

新物种出现的三种方式:

萌芽:一种新物种从现有物种中分枝并继续存在(1个新的,0个灭绝)。

Cladogenesis:一个物种分裂成两个新物种,祖先形式消失(2个新的,1个灭绝)。

成虫:一个物种进一步发展成为一个新物种,祖先形态在此过程中消失(1个新的,1个灭绝)。

从单一物种开始,新物种可以以三种方式中的任何一种出现。在他们的研究中,ETH研究人员研究了某些物种是否以一种主要方式产生新物种。