【歐陽永叔專欄】科學家剛發現了進化的聖杯

1837年，達爾文在他的筆記本中勾勒出一棵「生命之樹」 ，這比他的《物種起源》出版還要早12年。從那時起，樹就成了生物學家常用的比喻，用來解釋新物種如何從共同祖先分化出來。但一些科學家認為，新物種也可以透過 合併舊譜係而產生——就像樹枝融合一樣。Zhengyang Wang發表在最新一期《國家地理雜誌》(National Geographic) 的<科學家剛發現了進化的聖杯>( Scientists just found an evolutionary holy grail) 指出，現在有證據了。一份新報告追蹤了一種常見亞馬遜蝴蝶的非凡譜系，並估計其兩個親本物種的雜交發生在大約 18 萬年前。(A new report traces the extraordinary lineage of a common Amazonian butterfly—and estimates the hybridization of its two parental species happened around 180,000 years ago.)
雜交可以推動新物種的進化
今天，科學家在《自然》雜誌上報告說，亞馬遜蝴蝶品種Heliconius elevatus 是由另外兩種蝴蝶融合而成的。透過比較其他蝴蝶物種的遺傳藍圖，由哈佛大學助理研究員 Neil Rosser 領導的研究人員證明，H. elevatus 基因組是H. melpomene 物種的 1%和H. pardalinus的 99% 的混合物。
「我們的研究表明雜交可以推動新物種的進化，」該研究的主要作者、國家地理探險家羅瑟說。羅瑟的團隊估計，儘管高地人 的兩個親本物種在兩百萬年裡一直保持著不同，但在大約18 萬年前，當亞馬遜雨林在全球冰河時期成為生物多樣性保護區時，就發生了DNA 混雜。
幾十年來，進化的聖杯一直是找到一個由兩個親代物種基因組結合而成的動物物種。 （如果騾子——驢馬雜交種——能夠繁殖，它們就有資格成為「雜交物種」。）到目前為止，這項研究仍然沒有結論。
袖珍蝴蝶是唯一吸收花粉的蝴蝶
這種雜交種及其兩個親本在南美洲的雨林中仍然很常見（儘管H. elevatus，顧名思義，是一種樹冠飛行物）。 1835 年，當英國皇家海軍小 獵犬號 停靠在利馬時，如果達爾文冒險進入內陸一點，他也會看到它們。
「他們發現了一種許多人假設的自然情況，但很少有人證明。這是了不起的，」紐約城市學院教授戴維·洛曼（David Lohman）說，他沒有參與這項研究。 Lohman 所在的團隊最近建造了最全面的蝴蝶生命樹。
袖珍蝴蝶是唯一吸收花粉的蝴蝶，它們用花粉合成氰苷，使掠食者厭惡它們。他們用明亮的、高對比的、有禮貌的顏色來宣傳自己的不受歡迎，上面寫著「別惹我」。
「Heliconius的雜交種確實很引人注目，因為它們的顏色模式非常不同，」哈佛大學有機體和演化生物學教授、這項研究的通訊作者詹姆斯·馬利特 (James Mallet) 說。他解釋說，相關的赫利科尼烏斯群體會模仿彼此的警告模式，因此單一物種的華麗服裝變成了其附近親戚裝飾的盾形紋章。這些「擬態環」（被稱為共享顏色圖案）有助於更有效地阻止掠食者。
基因島
二十年前，馬利特意識到， H. elevatus 的所有近親都穿著水平的黑橙色條紋，稱為「虎擬態環」。另一方面，H. elevatus 則穿著一套「釘頭鰩」服裝——後翅上有一系列同心圓的橙色條紋——只有遠親H. melpomene才有這種服裝。就好像高地人 穿著從陌生人借來的衣服出現在家庭聚會上。
當 Mallet 和同事收集Heliconius蝴蝶的基因組序列時，Rosser 在秘魯設立了工廠，支撐蝴蝶籠來觀察H. elevatus的行為。
「建造所有這些東西很困難，」羅瑟說。 「強風只會把籠子頂上的一根樹枝吹下來，所有的蝴蝶都會逃走。」羅瑟也指出，並非所有掠食者都會被擬態環的警告嚇倒。 “蜘蛛會吃它們，諸如此類的問題數不勝數。”
Mallet 的基因組定序和 Rosser 的行為研究的共同努力，發現了H. elevatus 基因組中與顏色模式、寄主植物偏好和交配偏好相關的關鍵區域。令羅瑟和馬利特驚訝的是，所有這些重要的基因片段都來自墨爾波烯人。
他是蝴蝶生命樹計畫的另一位主要貢獻者
儘管H. elevatus基因組中只有 1%源自H. melpomene，但這些片段分佈在H. elevatus基因組中的 44 個獨立「遺傳島」中，並控制著對物種身份至關重要的性狀。
「在這種情況下，混合物種形成並不是 50-50 的混合，」Mallet 評論道。 “這觸及了我們所說的物種的核心。”
馬萊特和羅瑟都認為還有更多的雜交蝴蝶物種。 「如果人們尋找，他們就會找到它，」羅瑟說。
「非洲和亞洲可能有這種例子，」佛羅裡達大學教授川原明人（Akito Kawahara）說，他是蝴蝶生命樹計畫的另一位主要貢獻者，但沒有參與這項研究。
川原認為，為了找到這些雜交物種，我們需要開始收集所有蝴蝶的基因組資料。他說，在獲得更多基因組數據之前，他還沒有準備好重新繪製蝴蝶生命樹。 “你知道，我們稍後會處於這個位置。但我認為這需要一段時間。”