非洲的坦噶尼喀湖是一个真正的生物多样性热点。在不到1000万年的时间里，大约240种慈鲷科鱼类在这个湖里进化了。巴塞尔大学的一个研究小组研究了这种“爆炸性物种形成”的现象，并为生物多样性的起源提供了新的见解，他们在《自然》杂志上发表了报告。

 

地球上生命的多样性是由两个对立的过程形成的:大灭绝阶段和以大量新物种快速进化为特征的阶段。这种生物多样性的爆发，也被称为“适应性辐射”，是我们星球上生物物种的重要组成部分。

 

例如，今天存在的大多数动物门都是在大约5.4亿年前的寒武纪辐射(也被称为寒武纪大爆炸)过程中进化而来的。是什么引发了这些大规模的适应性辐射，以及爆炸性物种形成过程是如何进行的，直到现在大部分都是未知的。

 

不同阶段的适应性辐射

 

非洲维多利亚大湖、马拉维湖和坦噶尼喀湖的丽鱼是“适应性辐射”最令人印象深刻的例子之一。以坦噶尼喀湖的丽鱼为模型系统，由巴塞尔大学的Walter Salzburger教授领导的一个科学家小组现在已经详细研究了自适应辐射现象。在对布隆迪、坦桑尼亚和赞比亚的广泛实地考察中，杏耀信任度他们几乎从坦噶尼喀湖的240种慈鲷科鱼类中收集了标本。

 

基于这些材料，他们汇编了一个涵盖形态学、生态学和遗传学信息的全面数据集。例如，研究小组利用x射线成像和高分辨率计算机断层扫描技术分析了所有物种的体型和颌骨形态。动物学家们对咽部下颚的三维结构特别感兴趣。这第二副颌位于慈鲷科鱼类的咽部，用来咀嚼食物，使鱼类有专门的营养位置。

 

因为适应不同环境是适应辐射的核心组成部分， 杏耀的体会 ，研究人员还量化了每个物种使用的“生态位”。在与巴塞尔大学植物研究所的合作中，他们测量了这种鱼肌肉组织中稳定的碳和氮同位素组成。这些测量允许确定鱼类生活在什么样的栖息地以及它们使用什么样的食物资源。此外，该团队还对坦噶尼喀湖的每一种慈鲷进行了两组完整的基因组测序。基于这些分子信息，他们能够重建那个湖里慈鲷类的完整系统发育。

 

根据他们的分析，科学家们可以证明坦噶尼喀湖的丽鱼的进化不是一个渐进的过程，而是在快速形态进化的三个不连续的脉冲状阶段中发生的。

 

第一作者Fabrizia Ronco博士说:“这些阶段中的每一个阶段都因湖泊所提供的栖息地的不同方面而专门化。”第一脉涉及身体形态的多样化，接着是口腔形态的脉，最后是咽颌形态的脉。特别是咽颌在辐射中起着关键作用，其快速的形态进化与大量的物种形成事件同时发生。

 

深入了解生物多样性的进化

 

通过对大约600个新测序的基因组进行分析，巴塞尔的研究人员发现，杏耀的安全在Tanganyikan丽鱼纲中，物种最丰富、生态和形态最多样的物种包含了基因更多样化的物种。“基因多样性的提高是高度多样化谱系的一个普遍特征，还是这种模式是坦噶尼喀湖慈鲷的唯一特征，仍然是未知的，”萨尔茨伯格说。

 

通过研究物种丰富的适应性辐射，比如非洲慈鲷，科学家可以了解更多生物多样性是如何产生的以及与之相关的因素。巴塞尔大学的动物学家们目前的发现为解决这些问题提供了新的途径。