科学家破解平行进化奥秘

为了躲避捕食者，夏威夷银蜘蛛进化出不同的颜色来匹配它们的背景。

资料来源:乔治·罗德里克

第二次我们发现了一些听起来有点令人失望的东西，但夏威夷的生态学家却不是这样。他们发现四个岛上以其他蜘蛛为食的蜘蛛独立进化出相同的颜色:金色、黑色和白色。这种罕见的平行进化现象——在其他夏威夷蜘蛛中发现——有助于阐明生物学最大的谜团之一:进化是如何以及何时重复的。

华盛顿特区史密森尼保护生物学研究所的保护遗传学家罗伯特·弗莱舍没有参与这项研究，他说:“这是动物进化新物种的最酷的例子。”

夏威夷是研究进化的好地方。任何生活在那里的动物都可能离它的亲戚有几千公里远，这是形成新物种的绝佳机会。此外，群岛中的每个岛屿都是实现生物多样性的另一个机会，因为新的“移民”将进入尚未被其他生物占据的栖息地。

这项研究涉及一种叫做银斑蜘蛛的蜘蛛属。这个森林居民，大约2厘米长，可以把自己伪装成一根树枝。他们在过去的500万年里到达了夏威夷。从那时起，银色斑点蜘蛛已经分化成分布在四个岛上的众多蜘蛛物种。

为了更好地理解这些物种是如何进化的，加州大学伯克利分校的进化生态学家罗斯玛丽·吉莱斯皮和她的同事们从每种蜘蛛中提取了脱氧核糖核酸(DNA)。这四个岛屿——瓦胡岛、考艾岛、毛伊岛和夏威夷——是闪亮的金色和黑色蜘蛛的家园，其中两个有白色版本的蜘蛛。吉莱斯皮的团队发现了四种全新的蜘蛛物种，使总数达到15种。

从逻辑上讲，那些看起来最像的蜘蛛——也就是那些颜色相同的——应该是亲缘关系最近的物种。然而，当吉莱斯皮的团队基于遗传数据构建了一棵家谱树时，研究人员发现最接近的物种是生活在同一个岛上的蜘蛛。

研究小组在3月8日的《当代生物学》杂志上报道了这一结果。他们认为每个岛屿都可能被一只蜘蛛占据，然后蜘蛛会分成不同颜色的种类。

研究人员推测第一种银蜘蛛可能是黑色或金色的。它们降落在最古老的岛屿之一，也许是考艾岛，然后不知何故蔓延到瓦胡岛，最终到达毛伊岛和夏威夷。第一只蜘蛛可能生活在其他蜘蛛的网上，窃取猎物，有时甚至吃掉网上的“主人”。一旦到达夏威夷，银色斑点蜘蛛就开始四处游荡寻找猎物。

这项研究的结果与吉莱斯皮对蜘蛛目进行的另一项研究相似。在这样一群长着长颚的蜘蛛中，它们的捕猎方法和位置决定了它们的颜色:绿色、栗色或棕色。

然而，进化并没有在另一群长腿蜘蛛身上重演，这些蜘蛛在夏威夷也是多样化的。现在吉莱斯皮认为她已经知道原因了。另一种长腿蜘蛛是典型的织网蜘蛛。它不需要在白天找地方躲避鸟类。

不结网的蜘蛛，如银色斑点蜘蛛和长腿蜘蛛，必须很快进化出与它们藏身之处相匹配的保护性颜色。白色物种通常依靠苍白的地衣，而金色的蜘蛛藏在树叶下。它们的光泽使它们能够反映树叶的颜色。黑暗中伴随着死亡的蕨类植物或苔藓。

加拿大温哥华不列颠哥伦比亚大学的进化生物学家多尔夫·施洛特(Dolph Schluter)没有参与这项研究，他说:“这凸显了一个没有其他物种的丰富环境是如何刺激一些偶然成功到达这里的生物体快速进化的。”根据施洛特的说法，大多数研究人员曾经认为主要针对食物的竞争促进了物种多样性和适应性。但在这里，捕食似乎是关键，他补充道，这甚至可能是物种灭绝起源的“关键一步”。同时，匹配的背景也很重要，在这种情况下，进化确实会重演。

研究人员指出，研究结果甚至可以帮助科学家预测其他生物如何平行进化以避开捕食者，这有助于解释为什么进化有时会在同一时间重复发生。但是弗莱舍说，如果吉莱斯皮的团队能够识别导致颜色变化的基因和突变，那将会非常有趣。“那将是圣杯。”(赵茜·Xi)

中国科学新闻(2018-03-19，第二版国际)