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博主胡德良:邢台学院外语系英语教授,中国译协专家会员,河北省译协常务理事,邢台市译协副会长。爱好翻译,内容涉及宇宙探秘、医疗卫生、家庭保健、生命科学、能源科学、地球科学、环境科学、散文小说和纪实文学等领域。所译文章曾见于《光明日报》《科技日报》《健康时报》《健康报》《英语世界》《英语知识》《科技英语学习》《科学之友》《科学与文化》《世界科学》《生命世界》等全国各大报刊。博客特色:英汉对照、图文并茂,融趣味性、科学性、知识性为一体。

热带地区的动物进化在加速(图)  

2009-07-01 17:30:43|  分类: 生命科学 |  标签: |举报 |字号 订阅

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热带地区的动物进化在加速(图) - 月亮飞船 - 月亮飞船的博客

 

温暖气候中的哺乳动物,如环尾猫熊(右)比其生活在较为凉爽地区的亲戚,如圈尾猫(左)进化得更快。

Evolution Heats Up in the Tropics

By Michael Price     胡德良

Time for a pop quiz. Which mammal evolves more rapidly: the ringtail, a raccoonlike animal common in the southwestern United States, or the closely related cacomistle, which lives in tropical forests in southern Mexico and Central America? The answer is the cacomistle, according to a surprising new study indicating that lower elevations and lower latitudes seem to speed up microevolution in mammals.  

 来个小测试:哪一种哺乳动物进化得更快些,圈尾猫还是其近亲环尾猫熊?圈尾猫是一种类似浣熊的动物,生活在美国西南部;而环尾猫熊生活在墨西哥南部和中美洲的热带森林里。根据一项新研究,正确答案是环尾猫熊进化得更快。该研究表明,海拔较低的地区和纬度较低的地区好象可以加快哺乳动物的微进化。

 For years, many scientists would have considered that to be a trick question. Previous studies showed that plants living at low latitudes and elevations did evolve more quickly, most likely because the warmer temperatures boosted their metabolic rate, which in turn increased their mutation rate. But most researchers believed that mammals wouldn't respond in the same way because warm-blooded creatures maintain a fairly constant body temperature no matter the outside temperature, so any connection between climate and metabolism would be moot.

 多年来,许多科学家可能认为这是一个很冷僻的问题。先前的研究表明,生长在低纬度和低海拔地区的植物确实进化得较快,很可能是因为较为温暖的气温促进它们的代谢速度,而代谢速度的加快又会增加它们的变异速度。但是,多数研究人员认为,哺乳动物不会作出同样的反应,因为不管外面的温度如何,热血动物总是保持相当恒定的体温,所以气候与新陈代谢之间的联系不会有什么实际意义。

 But the pattern of mammal biodiversity--extensive in low elevations and nearer the equator, sparse in high places and nearer the poles--suggested a connection to Len Gillman, an evolutionary ecologist at the Auckland University of Technology in New Zealand. "I thought, 'There's got to be a universal explanation.' "

 但是哺乳动物的生物多样性模式为:在低海拔地区和比较接近赤道的地区,哺乳动物的种类繁多;而在高海拔地区和比较接近两极的地区,哺乳动物的种类稀少。这对于新西兰奥克兰理工大学的进化生态学家莱恩·吉尔曼来说就是一种联系。他说:“我认为:‘必定存在一种可以普遍适用的解释。’”

 So Gillman and his colleagues spent the next year and a half analyzing 130 closely related species pairs, such as the ringtail and cacomistle, in which one species lives at a lower latitude or elevation than its sister species. Using GenBank, a public database of DNA sequences, the team compared the sequence of the cytochrome b gene--the most consistently available genetic marker in mammals--in each species and in a common ancestor they both shared. The more mutations in the gene, the faster that species has evolved since it split from the common ancestor.

 因此,吉尔曼及同事利用接下来的一年半时间,分析了130对近亲物种,如圈尾猫和环尾猫熊,在这些物种中,一个物种的生活区域比其姊妹物种的生活区域纬度较低或海拔较低。研究小组利用了公共DNA序列数据库——基因库的资料,对比了每一对物种及其共同祖先的细胞色素b基因的序列,这种基因的序列一直是哺乳动物中最为可靠的遗传标记。从共同的祖先那里分离之后,这种基因中的变异越多,说明这个物种的进化就越快。

 Gillman and colleagues report today in the Proceedings of the Royal Society B that species living at lower elevations and lower latitudes seem to have evolved on average about 1.5 times more quickly than their sister species. The team has two possible explanations for this pattern. First, animals in colder climates are less active, often resting or hibernating to conserve energy. Some studies suggest a link between activity and annual average metabolic rate, which could mean fewer mutations in languid species.

 吉尔曼及同事在今天出版的《英国皇家学会会刊B辑》上报道:看来生活在海拔较低和纬度较低的物种比它们姊妹物种的进化速度平均快1.5倍。对于这种进化模式,研究小组提供了两种可能的解释。首先,生活在较冷气候中的动物活跃性较差,经常通过休息或冬眠来保存能量。一些研究表明,活跃性跟每年的平均代谢速度相关,这可能意味着不活跃的物种产生的变异较少。

 The second explanation derives from the Red Queen Hypothesis, which posits an evolutionary arms race between predators and prey. Gillman says that if plants in warmer climates evolve more quickly, mammals living there will also have to speed up their evolution to keep pace with their food's rapidly adapting defenses.

 第二种解释来自“红皇后假说”,该假说假定在掠食者和猎物之间存在一种跟进化相关的军备竞赛。吉尔曼称,如果生长在比较温暖气候中的植物进化得较快,生活在那里的动物也将不得不加快进化速度,以便跟其食物的快速适应性防御保持同步。

 Jason Weir, an evolutionary ecologist at the University of Chicago in Illinois whose past work has found no connection between latitude and rate of evolution in birds, says that Gillman's study is interesting but overlooks an important factor: generation time. Because the tropics favor breeding almost all year long, animals living there produce subsequent generations more quickly. Mammals in colder areas, in contrast, breed less often. "A large generation time is often believed to result in slower mutation rates," Weir explains.

 伊利诺斯州芝加哥大学进化生态学家詹森·韦尔在过去的研究中发现,纬度和鸟类的进化速度没有关系。他说:吉尔曼的研究很有趣,但是他忽略了一个重要因素——世代时间。因为在一整年当中,热带都是有利于繁殖的,所以生活在那里的动物繁殖后代的速度更快些;相比之下,较为寒冷地区的哺乳动物繁殖得没有这么频繁。韦尔解释说:“科学家们通常认为,世代时间的加长会导致变异速度变慢。”

 Marcel Cardillo, an evolutionary ecologist at the Australian National University in Canberra whose previous work also came to different conclusions than Gillman's, shares Weir's concerns about generation time. But he says that Gillman's methods are sound and the results are "potentially another important piece in the puzzle of why there are more species in the tropics."

 堪培拉市澳大利亚国立大学的进化生态学家马塞尔·卡迪罗以前的研究结论也跟吉尔曼不同,他跟韦尔一样,也关心世代时间的问题。但是他指出:“吉尔曼的研究方法是可靠的。至于为什么热带的物种比较繁多,他的研究结果可能会成为解开这个谜团的重要线索。”


译自:美国《科学》杂志网站【25 June 2009】http://sciencenow.sciencemag.org/

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