主题:【原创】六种长颈鹿以及物种的认定方法 -- 尼伯龙根·蜗藤
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家园 【原创】六种长颈鹿以及物种的认定方法

前天上网,发觉BBC News中出了一个报道,说我们一向熟知的长颈鹿,原来不是只有一种,而是有六种之多。于是我们的生态多样性的报表中,就一下子增添了5个物种。我们每天都能听到物种灭亡的不幸消息,现在来了一些新物种,还不是小虫子,而是地球上现存最高的动物长颈鹿,自然是振奋人心的。我于是翻查了原装的论文,探究了来龙去脉。

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物种如何认定,一向是生物学中一个有趣的问题。一般人直觉看来,形态的不同是认定物种的标准。这也是包括达尔文在内的直至20世纪前半页生物学家的看法。比如猫和狗,我们能一眼看出是两个物种。但是形态这种东西很很能误导人,比如说狗,德国牧羊犬和腊肠狗形态区别够大吧,如果一个从没有见过这狗的人看到这两只狗,单从形态上看一定会认为它们是两个物种,但事实上,它们同时处于狗这个种下。反面的例子也有很多,比如有两种果蝇,一种叫Drosophila melanogaster,另一种叫Drosophila simulans,从外表看来,这两种动物的雌性长得一模一样,而雄性长得虽然略有不同,但是只有专家才能把这种微小的不同看出来。但它们却是确实无疑的两个物种。(顺便说一句,这类看上去很相似但是又分属不同的物种在生物学的称呼叫做姐妹种(sibling species))。很多可见形态的分别不是一个最可靠的标准。

直到1942年,生物学家Ernst Mayr提出了生殖隔离的物种标准,这才在理论上较好地回答了这个问题。所谓生殖隔离,最直接的解释是如果两个动物个体的交配不能产生有生育力的后代,那么这两个生物个体就是属于不同的种。举个最好的例子,马和驴相互交配的后代是骡,骡的个体比马或者驴都更加高大,但是骡没有生殖能力,所以马和驴属于两个物种。另外一个例子是狮子和老虎。人们已经做过很多狮子和老虎的交配实验,除了及其个别的特例,它们的后代都是没有生育能力的,所以狮子和老虎也被认定是两个物种。

这种认定方法无疑是非常准确的,可以称作终极方法。而这种终极方法,对于果蝇这类容易饲养的小动物确实非常管用,但是对于大一些的动物,实际应用起来又不是非常可行,首先,在人工饲养的条件下,令两个疑似物种的个体进行交配的成功率很低。其次,即便成功交配了,能否受孕和生育也很难说。比如我们很有把握地说熊猫是一个物种,但是在人工饲养的条件下弄出一只小熊猫宝宝还是可以上报纸的大事。其次这种方法的时间非常漫长,尤其是要判定后代有没有生殖力这点上,我们需要等上5到10年才能让一只大型哺乳动物成熟。然后我们又要再一次试图让它们交配。如果没有后代,在数据不充分的条件下,我们也很难判定到底它们不能生育还是它们只是恰好造后代失败。

鉴于此,很多生物学家认为我们的物种认定方法应该变一下。生殖隔离的标准还是要的,不过不能把生殖隔离僵化地理解为把两个动物“逼婚”再看它们是否能够产下有生殖能力的后代。相反,需要看重的是两类疑似物种是否有实际上的生殖隔离。这个说法是相当有道理的。很多动物,如果逼急了,确实能对异类来个“霸王硬上弓”,但是在自然条件下,确实有很多防止它们杂交的壁垒。除了在地理上的分隔外,生殖器官的不匹配外,还有生理条件的不匹配,比如牛和马的发情期就不一样,正所谓风牛马不相及;还有吸引异性的因子不一样,比如发出的气味不一样,比如一些动物是视觉系,一些动物是听觉系等等。这些实际上的壁垒,使得这些动物在自然条件下极少有相互交配的可能。这样一来,它们群体彼此之间就很少基因的流动,形成了事实上的生殖隔离,从而可以认定是不同物种。这种认定的方法无疑比终极方法更容易实践。大量的田野数据可以应用。科学家们在这个方面做了大量的研究,取得了很好的效果。

但是在理论上,这个方法却有一定的局限性。对于在同一个区域生长的动物,这个田野考察确实很有说服力,因为它们有足够适合的条件去进行交配,如果我们可以证明两个疑似物种真的是没有或者极少有交配,我们可以放心地说它们的生殖隔离是由于它们内在的因素决定的。但是对于由于地理隔离而所造成的壁垒,我们却很难说它们的生殖隔离到底是由于它们内在的因素决定的,还是仅仅由于交通不便这个最外在的因素决定的。如果是后者,那么这个生殖隔离是否为真确实很值得怀疑,单凭田野考察,因为我们不能确定在适合的条件下,它们是否能杂交。比如老虎,我们知道有华南虎和东北虎两类,它们生活在不同的区域,在正常条件下,它们是不可能遇到的,但是东北虎和华南虎却能杂交。所以对于这类情况,还是得依靠终极标准才能有确定的结论。

得益于分子生物学的进步,科学家有了新的方法去认定新的物种,这就是DNA测序和序列对比。通过这种方法,我们可以构建出不同动物类群之间的谱系树。我们最熟悉的例子就是通过DNA对比显示出我们人类源于7个母亲。这种方法导致了一个新的物种划分标准,就是按照它们一系列特定序列的差异来判断他们之间有没有基因交换,从而确定它们是否属于同一个物种。如果它们差异足够小,那么它们就是一个物种,不然,它们就属于两个物种。这个判定标准叫做亲缘种概念(phelogenetic species concept,PSC)。显而易见,这个标准和我们原先的标准(叫做生物钟概念,biological species concept,BSC)有重合的地方,当时也有非常不一样的地方。重合的地方在于,它们都认为生殖隔离是种的重要标准,不同之处在于,以目前的知识而言,单是从基因对比,我们难以知道它们是否能满足终极标准。所以根据亲缘种概念定义的种标准,或多或少有些arbitrary。所以在实践中,即便最支持PSC的生物学家,在最终判断之前,还是要根据形态和习性之类的传统方法作为辅助证据,可见传统的生物种概念还是保持着自己的影响力。

亲缘种概念和它的一套应用方法在实践上显而易见有很大的方便性,在DNA测序极其方便的今天更是如此,以致目前大部分有关分类的论文都离不开这种方法。这个方法的一个结果就是我们“发现”了很多新的物种。这个打上引号的发现指的是那些物种其实是我们一早就知道的,但是以前我们认为它们属于同一个物种,但是根据亲缘种概念,它们被确认为是几个不同的物种。这次的六种长颈鹿的报道就是其中的一例。

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根据报道,长颈鹿其实有几个种群,它们有着不同的居住地点和环境,彼此的色斑有所差异(图二)。比如西非的长颈鹿色斑之间的白条比较粗,而东非的某种长颈鹿色斑之间的白条比较细等等。但是这些区别在以往并不让人们觉得它们属于不同的物种。UCLA教授R.K. Wayne领导的小组对这些不同群类的长颈鹿做了DNA对比研究,发觉它们其实在约0.13~1.62百万年开始就进行了分化(图三)。有的分化得早一些,比如南非长颈鹿,有的分化得迟一些,比如东非长颈鹿。而分化之后,它们之间就互不交配了,满足了事实上的生殖隔离条件。根据这些结果再结合它们的形态和生态,Wayne就把它们划分为是六个不同的种。根据他的推测,长颈鹿之所以分化为六个种,除了居住地区的隔离之外,在同一个地区内的长颈鹿对气候的不同适应也起了很大的作用,长颈鹿对旱季和雨季的不同适应,使得杂交的品种反而有两头不靠的感觉,从而降低了它们的竞争力。这个问题涉及了进化论的sympatric中的理论。这里就不详细讨论了。

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现在我们知道,尽管我们多发现了5个新物种,但是这个并不意味着我们保护自然的努力得到回报。事实上,长颈鹿还是那些长颈鹿,而它们的境况也丝毫没有改变,改变的只不过是我们判定的标准而已。所以从自然环保和生物多样性的角度看来,也没有太多值得高兴的地方。

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主题:1384095
家园 好贴

所以在古生物学上还有似乎在研究演化问题上往往属是被拿来说事的最小单位.

题外话,鉴于最近河里的某些吵架,是不是以后应该要求想出新兵营必须有至少一篇这样有分量的原创才行?

帖:1384103 复 1384095
家园 DNA的突变频率

估计是根据DNA(类似线粒体或者保守蛋白编码DNA)突变频率来测定分化时间,实在高...

论到物种灭绝,其实每年新发现的物种可远远超过灭绝的;当然不排除有些物种在被发现之前就灭绝的可能,这个么,就不那么让人心疼了...

要想发现新物种,有个好地方,南极下面的冰湖...

帖:1384165 复 1384095
家园 发现的和灭绝的不一样

不同的是,发现的新物种绝大部分是自然界本来就有,而我们才刚刚发现的。灭绝的物种是要在自然界消失的。从自然的角度看来,物种还是每天在减少的。

另外,他们确实是做了线粒体和一些保守蛋白质的测序和比较。这个在分类学上已经是通用的方法了。

帖:1384186 复 1384165
家园 自然产生新物种速度不知道有多快

不过看克隆羊牛马猪骡驴鹅鸭猫耗子来看,速度也挺快的阿。人也容易克隆,这个自然界就造不出来啦。

有过一个老师说,人其实容易弄,多听话阿。

帖:1384191 复 1384186
家园 前一阵有猎人在加拿大北部打到一头北极熊和灰熊的杂交后代

据说这是有资料记载的第一例野生此类,算不算新物种就不知道了。以前在动物园实验成功过,而且后代有繁殖能力,看来北极熊和灰熊是近亲。

帖:1384295 复 1384095
家园 灰熊?汗...

灰的也好棕的也好白的也好都是熊科熊属非常近的关系也就是互相之间的区别不大于马/驴...

不过一般认为北极熊和棕熊可以交配繁育毫无问题所以很多人认为北极熊是棕熊的亚种...

如果是灰熊就比较希奇了...

帖:1384298 复 1384295
家园 国家地理上说,北极熊是35万年前从棕熊分离出来的

灰熊似乎也是从棕熊分离出来,但是我没查到时间,所以不敢妄说。

帖:1384396 复 1384298
家园 没啥希奇的

黑人白人还不照样生个半黑半白滴,何况灰滴哩.

帖:1384675 复 1384298
家园 灰熊棕熊不是一家吗?

wikipedia 上说,grizzly bear是brown bear的一个亚种。外链出处

顺便说一下这个中文wikipeida,也是棕熊这一篇,东抄西抄的,语无伦次,跟英文wikipedia的质量差得不是一点半点。

帖:1384676 复 1384396
家园 嗯,有理。
帖:1384680 复 1384676
家园 好帖!

这种怎么分,好像还是各有各的标准。

帖:1386779 复 1384095
家园 脑子里闪个一个不好的念头!

人的不孕不会跟这也有关系吧!

帖:1387676 复 1384095
家园 其实吧

这个也就是发论文的需要,本来分类学就是人为弄出来的。在非洲,很多私人公园都到处买长颈鹿,所以在一个公园里,完全可以看见一群不同花纹的长颈鹿在一起。反正我做论文的那个国家公园也是这个样子,南部非洲的亚种(当时还算亚种)反而不是很多,不同的长颈鹿杂交地也挺欢的,我们看到不少小的长颈鹿。不过就是花纹不同,基因上有点不一样可以理解的。要是这样的话,白人和黑人也不是一个物种啦,当然这是政治不正确。

帖:3885660 复 1384095
家园 中文维基

很多词条和百度百科一个水平。

还是要看英文的。

帖:3885661 复 1384676
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