环球通讯！新的研究强调了偏远岛屿进化的怪异之处

2022-12-18 20:29:04 来源：cnBeta

当涉及到生存和繁殖的生物需要时，大自然往往会找到一种方法。有时有不止一种方法。迄今为止，科学家们已经确定了至少两种遗传途径，这些途径导致生活在与世隔绝的所罗门群岛上的一种栗腹矶鸫物种产生相同的物理结果：全黑的羽毛。这种变化不是随机的意外。它是大自然专门选择这一特征的结果。这项新研究最近发表在《PLOS遗传学》杂志上。康奈尔鸟类学实验室的进化遗传学家莱昂纳多-坎帕格纳（Leonardo Campagna）说："栗腹矶鸫并不像达尔文的雀鸟那样知名，"主要作者说。"但是这种鸟类的复合体也经历了许多进化变化，其中许多涉及其羽翼的颜色和图案的变化。"

情况是这样的。一个庞大的栗腹矶鸫种群居住在太平洋链的一个较大的岛屿上。从那里，一些鸟类在几个较小的岛屿上开始了新的殖民行动。两个较小岛屿上的鸟类最终失去了它们的栗色腹部，完全变成了黑色。然而，每个岛上的鸟儿在不同的时间发展出黑色的羽翼，这是基因突变的结果，在小岛屿种群中迅速传播。其中一个突变是在过去的1000年里传播的，这在进化的时间里仅仅算得上是一眨眼的功夫。

(资料图)

这只栗腹矶鸫已经进化出全黑的羽翼，在所罗门群岛马基拉岛北部和东南部的小卫星岛上发现

坎帕格纳说："显然，拥有全黑羽翼是有优势的。我们通过首次对整个栗腹矶鸫的基因组进行测序，追溯了这一特征的时间。导致黑色羽毛的两个突变出现在不同的时间，不同的岛屿，以及与黑色素产生有关的不同基因上。这种程度的趋同是疯狂的！"

各个种群正处于物种分化的早期阶段，分离出来形成新的物种，但它们在遗传上还没有太大的分歧，它们可以交配，但很少这样做，只产生一些杂交种。现场实验表明，栗腹矶鸫和全黑鸟对被认为具有自己羽色的干扰者的反应都很激烈，但对具有不同颜色的物种成员却没有同样的反应。而事实证明，大自然并没有完成对栗腹矶鸫基因组的修补工作。

"我们发现在距离原始岛屿约300英里的岛屿中存在第三个黑色（全黑）的栗腹矶鸫种群，"高级合著者、罗切斯特大学生物学教授Al Uy说。"支配其羽色的突变又与我们研究的另外两个岛屿上的不同。"

Uy已经研究所罗门群岛的栗腹矶鸫大约15年了，他说在他的工作中得到了一群值得信赖的原住民岛民的帮助。

"我认为新出现的模式是，小岛上有一些东西有利于这些全黑的鸟类--在更遥远的群岛上，黑色栗腹矶鸫已经第三次进化，我们发现黑色种群和传统栗腹矶鸫仍然在每个岛屿内共存，但随着岛屿变小，黑鸟的频率上升。"

关于是什么推动了向背部羽毛的转换，有多种理论，包括雌性的偏好，黑色羽毛的耐久性，甚至可能与支配其他有利行为的基因有关。

研究报告的作者包括来自冷泉港实验室的计算机科学家莫子义和亚当-西佩尔，他们编写了机器学习程序，帮助研究人员深入挖掘过去，测量栗腹矶鸫"家谱"中的突变模式。

"机器学习的使用是种群遗传学领域的一个令人兴奋的新发展，"坎帕尼亚说。"我们训练计算机识别特定的进化模式，即一个特定的遗传特征何时开始，自然或性选择有多强，以及它在一个群体中移动的速度有多快。然后，我们可以要求训练有素的算法告诉我们最可能产生我们在当前种群中观察到的数据的情况。这就像回到了过去。"

关键词：所罗门群岛机器学习 2019未来科学大奖