马的演化成功或说明了一重要演化学假设的错误
事情远比我们想象的要复杂
作者 BEC CREW
翻译 文直男
审校 诸忘言
马在一千八百万年间经历了快速且成功的演化过程，科学家们曾经做出一些重要的假设来解释其中的原因。如今，基于对牙齿和体型大小的最新分析表明，这些假设中的一些关键细节有可能是错误的。
在此之前人们普遍认为，当草原成为马赖以存活的栖息地时，它们从此快速地演化出了强有力的齿和更大的体型，以适应全新的草食性生活。但对138种马进行分析后的证据表明，它们在演化过程中的变化实际上非常的小。
“根据传统的观点，马在草原出现之际便更快地演化出更加耐磨的牙齿以适应由食草带来的更大磨损。”参与此项研究人员之一，来自柏林自然博物馆的 Juan L. Cantalapiedra 如此说道。
不仅仅是它们的牙齿应该随着食性的改变而发生变化，传统的演化观点认为马的体型也应当变得更大，从而才能更高效地消化植物，并在开阔的草原环境中保护它们自身不受捕食者的侵害。
但是当 Cantalapiedra 与该研究团队构建了一棵新的演化树来追溯138种现存以及灭绝的马从一千八百万年前至今地演化历史时，他们发现，这些马的牙齿与体型都始终保持着非同寻常的相似性。
利用全新的电脑模型，研究人员将131种已经灭绝的马和7种现存的马的牙齿和体型大小信息映射到系统发育树上，从而得以发现数百万年前物种形成的“出芽点”——即新物种出现的位置。
他们在系统发育树上共发现三个这样的“出芽点”：第一个发生在一千五百万年至一千八百万年前之间的北美洲；
另外两个发生在一千一百万年前至四百万年前之间，来自西班牙国家自然科学博物馆的研究者之一 ，María Teresa Alberdi告诉我们这段时间“海平面的变化使得它们（马）能从北美迁移到欧亚大陆和非洲大陆”。
研究者们希望能够通过对这些形成新物种速率快的“出芽点”和新物种形成速率慢的时间点进行比较，发现反映出“适应性辐射”的化石证据。
适应性辐射是演化生物学上描述物种是如何演化出新的性状，比如牙齿和体型大小，从而适应新环境的一个过程。
但当该团队尝试匹配不同速率的物种多样化事件与牙齿和体型大小的主要变化时，他们发现体型演化速率从始至终几乎是不变的，而牙齿的演化速率甚至在新物种形成速率高的位置有所减缓。
并未参与此次研究工作的弗罗里达大学的古生物学家Bruce Mac Fadden在接受Science News采访时发表了意见：“传统观念认为的新物种快速分化的同时也伴随着表型的变化，由此受到了冲击。”
该研究团队认为，尽管马很久以来一直作为适应辐射的一个范例，但现有证据都表明它们经历了完全相反的过程。
正如 Jana Howden 在 Cosmos 的文章里所解释的：
“他们（研究人员）发现，迁移方式以及环境的变化驱动了新性状的形成，这与流行的演化理论所认为的新性状（例如更大的牙齿或者更厚的皮毛）先形成，才使物种随后得以进入新的环境生态位完全相反。”
“我们过去总是认为物种只有通过适应新的环境才能达到物种丰富，但是，在马的例子中则看起来像是新的物种先出现，然后解剖学的结构才发生改变。”来自澳洲莫纳什大学的演化生物学家 Alistair Evans 向 Jana Howden 这样说道。
研究者们倾向于这样一个解释：马有可能在演化事件发生之前就改变了它们自身，从而导致了它们牙齿结构的改变。又或者，特别广阔的草原使得对资源的竞争很小，从而缺乏推动新性状激增的动力。
我们所知道的是，曾经对马的演化所做假设的不被现有证据所支持，这适时地提示我们，通常真实的情况远比现有理论所揭示的要复杂。
正如 Cantalapiedra 所说，“我们很容易在看到一些变化的时候，比如体型大小的变化，就想当然地认为‘哦，这是适应性辐射’，但事实上并不是我们看到的那样。”
该研究发表在 Science 杂志。
原文链接：http://www.sciencealert.com/the-success-of-horses-suggests-one-of-our-key-assumptions-of-evolutionary-theory-could-be-wrong
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论文信息
题目 Decoupled ecomorphological evolution and diversification in Neogene-Quaternary horses
作者 J. L. Cantalapiedra, J. L. Prado, M. Hernández Fernández, M. T. Alberdi
期刊 Science
发表日期 10 Feb 2017
DOI 10.1126/science.aag1772
摘要 Evolutionary theory has long proposed a connection between trait evolution and diversification rates. In this work, we used phylogenetic methods to evaluate the relationship of lineage-specific speciation rates and the mode of evolution of body size and tooth morphology in the Neogene and Quaternary radiation of horses (7 living and 131 extinct species). We show that diversification pulses are a recurrent feature of equid evolution but that these pulses are not correlated with rapid bursts in phenotypic evolution. Instead, rapid cladogenesis seems repeatedly associated with extrinsic factors that relaxed diversity bounds, such as increasing productivity and geographic dispersals into the Old World. This evidence suggests that diversity dynamics in Equinae were controlled mainly by ecological limits under diversity dependence rather than rapid ecomorphological differentiation.
论文链接 http://science.sciencemag.org/content/355/6325/627
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