歡迎您:登錄 | 注冊
科普之友首頁
※您現在的位置: 科普之友 >> 科學技術 >> 生命科學 >> 正文  

攀鱸“西游記”:一段歷史生物地理的新敘事

來源:不詳       更新時間:2019/4/17 16:43:21
 

現代攀鱸分布區(藍色)及青藏高原攀鱸化石產地(紅圓)。化石為西藏始攀鱸正模標本,現存于中科院古脊椎動物與古人類研究所。吳飛翔供圖

 

在生物地理學研究中結合分子學和古生物學的方法開始逐漸受到關注和重視,因為它能提供更強有力的年代約束,有助于理解現生生物在進化時間軸上的間斷,還能補足歷史分布的缺失片段等。

但在國內,從事相關研究的團隊并不多,難點還在于將化石和分子學數據納入生物地理學分析模型的計算方法還并不成熟。

■本報記者 胡珉琦

地球上生物多樣性的分布格局非常復雜多樣。這是因為生物總是以一種對自己極為有利的方式進行或短或長的“遷徙”,而這種能力也導致了它們在全世界的廣泛擴散。那一段段擴散的歷史常伴隨著地貌、氣候、環境的滄桑巨變,有著史詩般的浩蕩、曲折。

近日,中科院古脊椎動物與古人類研究所和中科院水生生物研究所合作研究,用分子學結合古生物學的方法推演生物地理學歷史,從而講述了特別的迷鰓魚類——攀鱸的征途故事。相關研究成果在線發表于《科學通報》。

生物地理的困擾

過去,人們可能會認為,由于那些連綿的山河、陸地,還有無邊大海的屏障作用,生物尤其是淡水生物絕不會擴散到遠隔重洋的地域。可事實卻并非如此,有些近緣的淡水魚類出現在了相隔非常遙遠的不同地點,而且,一些類群的分布還很特殊,屬于洲際間斷分布。這種地理格局的形成機制一直都困擾著生物地理學研究者。

迷鰓魚類是鱸超目里一個非常特殊且格外受到關注的類群,因為它們的鰓腔上方長有一個結構復雜的迷鰓,可以同時用鰓和“肺”呼吸。它們即便離開水面,只要沒有陽光暴曬,又有一定的濕度,就可以在陸地生存很長一段時間。在它們當中,斗魚、絲足鱸、吻鱸等都是人們常見的熱帶觀賞魚類。

奇怪的是,現在迷鰓魚類多數種類都分布在印度和東南亞的熱帶平原地區,唯獨攀鱸科的魚類大多數生活在撒哈拉以南非洲中西部的熱帶平原和雨林地區,只有少數種分布在南亞、東南亞熱帶地區,雖是近親,卻遠隔重洋。

其實,達爾文很早就對這個看上去難以理解的問題做出過猜想。如果我們不斷擴大時間的尺度,相信有些比較古老的魚類,它們有充分的時間去經歷巨大的地理變遷,結果也就有了充分的時間和方法進行很大范圍的遷徙、擴散。

歷史生物地理學就是要還原生物在漫長演化過程中的時空遷移、分布的故事,而這些故事必定伴隨著地貌、氣候、環境的滄桑巨變,有著史詩般的浩蕩、曲折。對科學家來說,如何接近并呈現一段完整的歷史真相是極具挑戰的。

中科院古脊椎所副研究員吳飛翔表示,以攀鱸為例,由于它現生種的主要分布區遠在非洲,過去,科學家猜想它是由于岡瓦納古陸裂解,形成的印度板塊向北漂移,而因此遷徙至現在的東南亞的。已經有不少生物地理學研究的證據證明,中生代晚期印度板塊從岡瓦納古陸分離后,在亞洲、非洲之間充當著“腳踏板”的角色,促進了各大陸間生物的擴散與交流。

可惜,這樣的猜測太過粗糙。物種的時空分布歷史有一些關鍵問題需要厘清,例如祖先的起源時間、起源中心,各類群的分支時間,具體的擴散路徑。

達爾文曾經說過,每一個物種以及每一群物種的存在,在時間上都是連續的,所棲居的地區也是連續的。也就是說,如果時間出現了斷點,在中間地帶發生過滅絕,僅僅通過現生物種去推斷過去的生物地理情景,就有可能漏洞百出。

這一次,中科院古脊椎所聯合中科院水生所的研究團隊用現代分子學技術并結合了可靠的化石記錄進行分析,認為攀鱸的這場漫漫征途也許擁有一段新的敘事。

攀鱸并非從非洲“出走”

2017年,吳飛翔團隊在藏北倫坡拉和尼瑪盆地發現了一些珍貴的化石標本——迄今所知最古老的攀鱸化石,距今約2600萬年~2400萬年。通過形態學分析,確立了它們與現代攀鱸的親緣關系。

這個發現不同尋常,因為現代攀鱸斷不可能分布在平均海拔4500米、寒冷又干燥的青藏高原。這與新生代以來最重要的地質事件青藏高原的隆升有密切關系。

事實上,早在2600萬年前,青藏高原內部還曾是溫暖潮濕的低地,也就是說,這里的確有條件成為攀鱸遷徙路上的一個落腳點或者中轉站。

古生物學家的研究內容并沒有止于此。吳飛翔介紹,過去,攀鱸及其親緣種的化石記錄非常匱乏,且年代和譜系信息都模糊不清,有了西藏始攀鱸,他們結合已知迷鰓類多個代表性化石與現生物種的分子學數據一起納入歷史生物地理學分析,運用不同的化石校正結合年代推定方法及生物地理學分析模型,重建了攀鱸類的動物地理學歷史。

研究團隊發現,攀鱸類的祖先起源于約5000萬年前,晚于岡瓦納古陸裂解的白堊紀時期,也就是說,攀鱸祖先最初是從非洲“出走”的假設很可能是不成立的。更有可能的解釋是,東南亞才是它們的起源中心。

吳飛翔說:“攀鱸通過當時連通西藏的水系擴散至位于較低古緯度的溫暖濕潤的西藏腹地,后因高原隆升導致的環境變化而在這一地區消失。而它們的一部分先輩在印度次大陸與亞歐大陸碰撞后不久,借道印度,在約4000萬年前向西擴散到了非洲,生生不息。”

同時,研究人員還推測,攀鱸的亞非間斷分布模式在它們第一次到達非洲時就定型了,之后的陸地連結并沒有造成它們的二次擴散。吳飛翔解釋,這可能與北非和西亞地區始新世之后逐漸變干的古環境變化有關。

化石是探索生命演化的重要證據,它們包含了現生物種所不具有的重要的時空信息。然而,由于化石的可遇而不可求,系統演化和生物地理學分布的格局有時便只是利用分子生物學來進行討論。

中科院西雙版納熱帶植物園研究員星耀武告訴《中國科學報》,在生物地理學研究中,結合分子學和古生物學的方法開始逐漸受到關注和重視,因為它能提供更強有力的年代約束,有助于理解現生生物在進化時間軸上的間斷,還能補足歷史分布的缺失片段等。但在國內,從事相關研究的團隊并不多,難點還在于將化石和分子學數據納入生物地理學分析模型的計算方法仍不成熟。

相關論文信息:https://doi.org/10.1016/j.scib.2019.03.029

 

《中國科學報》 (2019-04-12 第5版 文化)
  • 上一篇科學技術:

  • 下一篇科學技術:

  • 大腦或可感知他人疼痛

    研究稱男性聲調越單一越有異性緣

    大規模干旱是神話?

    科學家觀測到超大質量黑洞吞噬氣

    新化石或有助揭示鳥類羽毛起源

    新型纖維可發出和檢測聲波

    發現迄今最強恒星黑洞噴射物

    5月28日《自然》雜志精選

    研究簡化前列腺素合成過程

    科學家發現銀河系附近最暗弱矮星

    研究稱火山爆發不會“速凍”地球

    西斯廷教堂壁畫暗藏大腦解剖圖
    生命科學
    自然地理
    普通自然地理[今日地理]蝸牛吐泡遠洋漂流 或從海床蝸牛
    普通自然地理[]為什么說2010年冬天是千年極寒
    普通自然地理[今日地理]研究稱過去20年中美國大黃蜂數
    普通自然地理[自然生物]新生小鴨列隊如在照全家福 調皮
    宇宙奧秘
    [航空航天]美國“奮進”號航天飛機因技術
    [宇宙探索]“好奇號”發現火星土樣疑似有
    [航空航天]“嫦娥一號”多項科研成果發布
    [宇宙探索]空間站中暑急待降溫 修復需兩次
    未解之謎
    [UFO飛碟]香港一日出現五次UFO專家認為是
    [未解之謎新聞]我國多地網友同日聲稱空中出現
    [麥田怪圈]YW560撲朔迷離的麥田怪圈(3)
    [麥田怪圈]2012不是傳說!2009年出現的麥
    生命科學
    [生物*醫學]罕見場面:野生種馬為爭奪領地
    [生物*醫學]探秘姓氏崇拜的遺傳學含義
    [生物*醫學]科學家稱握手帶來的快感與接吻
    [生物*醫學]英國首個“換心女嬰”存活25年
    動物世界
    [動物趣味知識]哪種鴿子的體形最大 
    [動物趣味知識]鯊魚的眼睛會發光的嗎 
    [動物趣味知識]中國有多少只國寶熊貓? 
    [動物趣味知識]請學生用對比手法寫出自己喜愛
    科普文章
    [前沿科學]研究發現好友在旁可使體溫上升
    [信息科學]研究或實現玻色—愛因斯坦凝聚
    [科學家故事]你為什么相信地球在轉動?——
    [生命科學]植物ERAD及其耐鹽脅迫機制研究
    [科學考古]南京博物館整修后露面 阿育王塔
    [物理科學]報告稱霍金輻射在宇宙中普遍存
    設為首頁 | 加入收藏 | 聯系我們 | 友情鏈接 | 使用本站前必讀
    Copyright © 2007 - 2014 科普之友( www.imateweb.com ) Corporation, All Rights Reserved
    常熟艳门照