夏威夷銀斑蛛爲了躲避捕食者,不斷進化出不同的顏色匹配它們的背景。

圖片來源:George Roderick

第二次發現某件事可能聽起來有點讓人失望,但對於美國夏威夷的生態學家而言並非如此。他們發現,4 個島嶼上的以其他蜘蛛爲食的蜘蛛分別獨立進化出了相同的顏色:金色、黑色和白色。這一罕見的平行進化案例——曾在其他夏威夷蜘蛛身上發現過——有助於闡明生物學最大的謎團之一:進化如何以及何時重演。

並未參與該項研究的華盛頓哥倫比亞特區史密森保護生物研究所保護基因組學家 Robert Fleischer 說:“這是動物進化出新物種的一個最酷的例子。”

夏威夷是研究進化論的好地方。任何在那裏生活的動物都可能與其親緣物種相隔數千公里,這是形成新物種的絕佳機會。而且,羣島中的每一個島嶼都是實現生物多樣化的另一個機會,因爲新來的“移民”會進入尚未被其他生物佔領的棲息地。

這項研究所涉及的是一種叫做銀斑蛛的蜘蛛屬。這種大約 2 釐米長的森林居民可以把自己僞裝成一根樹枝,它們在過去的 500 萬年裏到達了夏威夷。從那時起,銀斑蛛已經分化成分佈在 4 個島嶼上的衆多蜘蛛物種。

爲了更好地瞭解這些物種是如何進化的,加利福尼亞大學伯克利分校進化生態學家 Rosemary Gillespie 和她的同事分別從每個蜘蛛物種的體內提取了脫氧核糖核酸(DNA)。這 4 個島嶼——瓦胡島、考艾島、毛伊島和夏威夷大島——都是閃亮的金蜘蛛和黑蜘蛛的家園,其中兩個島上還有一種白色版本的蜘蛛。Gillespie 的團隊發現了 4 個全新的蜘蛛物種,使其總數達到 15 種。

邏輯上那些看起來最像的蜘蛛——也就是那些顏色相同的——應該是關係最密切的物種。但是,當 Gillespie 的團隊根據基因數據建立起一棵家譜樹時,研究人員發現,關係最近的物種是生活在同一座島嶼上的蜘蛛。

研究小組在 3 月 8 日出版的《當代生物學》雜誌上報告了這一研究成果。他們認爲,每個島嶼都可能被一種蜘蛛所佔據,進而分化成不同顏色的物種。

研究人員推測,第一種銀斑蛛可能是深色或金色的,它們在其中一個最古老的島嶼——也許是考艾島——登陸,然後不知怎麼地傳播到瓦胡島,並最終到達了毛伊島和夏威夷大島。第一種蜘蛛很可能靠其他蜘蛛的網存活,偷取獵物,有時甚至會把網的“主人”喫掉。一旦到了夏威夷,銀斑蛛就開始四處漫遊,尋找獵物。

這一研究結果與 Gillespie 主持的另一項關於夏威夷刺腿長腳蛛屬的研究類似。在這樣一羣長着長長下顎的蜘蛛中,其捕獵方式及地點決定了它們的顏色:綠色、栗色或棕色。

但是進化並沒有在另一組同樣在夏威夷進行多樣化的長腳蛛身上重複。現在,Gillespie 認爲她已經知道了其中的原因。另一組長腳蛛是典型的結網蜘蛛,白天不需要找地方躲避鳥類的追捕。

像銀斑蛛和刺腿長腳蛛這樣的不結網蜘蛛必須非常迅速地進化出與它們躲藏的地方相匹配的保護色。白色的物種通常依靠於淡色的地衣,而金黃色的蜘蛛則藏在葉片的下面,它們的光澤使它們能反射樹葉的顏色。那些深色的傢伙則以死去的蕨類或苔蘚爲伴。

並未參與這項研究的加拿大溫哥華英屬哥倫比亞大學進化生物學家 Dolph Schluter 說:“這凸顯了一個沒有其他物種的富有環境是如何刺激偶然成功到達這裏的少數生物體快速進化的。”根據 Schluter 的說法,大多數研究人員曾認爲,主要是針對食物的競爭促使物種多樣化和適應。但是在這裏,捕食似乎是關鍵,他補充說,這甚至可能是那些被大量捕殺的物種起源的“關鍵步驟”。同時匹配的背景也是非常重要的,在這種情況下,進化確實會自我重複。

研究人員指出,這項研究結果甚至可以幫助科學家預測其他生物如何平行進化以躲避捕食者,這有助於解釋爲什麼進化有時會同時重複發生。但 Fleischer 說,如果 Gillespie 的團隊能夠識別出導致顏色變化的基因和突變纔是真正有趣的。“那將成爲聖盃。”

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