我们时不时就会听到什么动物什么植物要灭绝了,需要保护。但每年,科学家们又会发现成千上百个新物种。

一个物种多长时间才能进化(进化出一个新物种要多长时间)(1)

物种的概念只是一个工具,不是完美的生命模型

虽然第6次大灭绝的发展趋势几乎是板上钉钉一般,但时至今日,现存物种的数量依旧是超出想象的——粗略估计,至少有1万亿种。难怪达尔文会感叹:进化让生命产生“无穷无尽的,最美丽和最奇妙的形式“。

你想过么,进化出一个新物种需要多长时间?

细菌需要的时间可能很短

答案在不同的生命形式中差异很大,这取决于分类群(生物类型)和环境条件。其范围从短短10几天到数千万年都有可能。

至关重要的是,由于进化只能通过遗传变化发生,生物的繁殖速度或世代更替频率限制了新物种形成的速度,即物种形成率。

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例如,由于细菌繁殖非常迅速——每几分钟或几小时分裂成两个,它们可以在几天内进化成新种(注意,是品种)。

然而,新品种不一定是新物种。要确定哪些细菌品种算是新物种可能很棘手。虽然科学家经常通过生殖隔离来区分物种,但细菌不会有性繁殖。

2008年在科学院院刊的一项研究报告中,描述了一个长久置于观察下的大肠杆菌谱系,进化出了在氧化环境中使用柠檬酸盐作为食物来源的能力——这种变化可能代表了一个新物种的开始——一个在几年内进化并发展起来的新物种。

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植物的特殊性

植物中,尤其是开花植物中,一种称为多倍体的现象很普遍(苹果、草莓、瓜越来越大)——外界刺激,使植物染色体加倍——可以在种子中复制其整个基因组,从而在一代中产生每一条染色体和新物种的额外拷贝。

由此产生的生殖隔离,使其自动形成了一个新物种。

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由于许多植物是自己繁殖的(自我受精),因此,诞生出一个就意味着它可以启动整个种群,新的多倍体生物可以继续创造更多的新物种。

动物中也有快的方式,杂交

即使在动物王国,新物种的形成也可以在人类可观察的时间尺度上发生,比如那些快速繁殖的昆虫。

当然,在脊椎动物中新物种的形成通常速度较慢,但仍有快速发生的可能性。

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2017年发表在《科学》杂志上的一项研究报道,一只加拉帕戈斯雀移民到了一个新的岛屿,并与一只本地鸟繁殖,在三代内产生了一个繁殖隔离的新谱系——这一谱系可能代表了通过物种杂交快速启动物种形成,而不是缓慢积累适应。

但是,如果把眼光放长远——这个新物种的稳定程度没有任何确定性。

速度的快慢极限在哪?

脊椎动物中,新物种形成的速度记录是谁呢?

科学界普遍接受的第一名属于非洲维多利亚湖的慈鲷科鱼类——这些鱼类在不到12000年前(也有论文对这个时间线表示质疑)从一个单一物种激增到300种。

那么新物种形成速度最慢能有多慢呢?

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对一些适应力超强的物种来说,这和“物理屏障”的发生有关。比如,亚非生活【蟒】(卵生)vs美洲生活的【蚺】(胎生),这两类无毒的大蛇有共同的祖先。

然后,大陆分裂了。蟒和蚺的祖先在两块大陆上游荡了数千万年到1亿年,才进化成新物种。(根据澳大利亚国立大学的数据,这些蛇的最后一个共同祖先大约在7000万年前恐龙时代,而非洲和南美洲则在大约1.4亿年前分裂。)

写在最后

想知道物种形成的确切时间是不现实的。

科学家只能根据有限的证据估计最近的祖先,然后算出一个粗略的想法:在鸟类和哺乳动物中,正常情况下,物种之间的分裂大约需要一百万年。

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2015年发表在《分子生物学与进化》杂志上的一项研究给出的时间更长一些:研究人员从5万多个物种的数据中发现,物种形成通常需要200万年的突变积累。脊椎动物、节肢动物(包括昆虫、蛛形纲动物和甲壳类动物)和植物的平均值差不多都是如此。

总的来说,环境压力和生殖隔离是决定因素,在所有物种中,选择压力越大,基因流越少,就越有可能形成物种。

最后,还是那句话,物种的概念从来都不是一个完美的生命模型,只是一个科学家使用的分类工具,每个人都可以有自己的独到见解,别较劲。

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