蜥蜴研究挑战了进化生物学的规则

　　乔治亚理工学院生物科学学院助理教授James Stroud在三年的时间里连续五个时间段测量了四种野生蜥蜴的自然选择。这项对蜥蜴群落的长期研究揭示了多种物种在野外的进化过程。

　　

查尔斯·达尔文说，进化是不断发生的，导致动物适应生存。但他的许多同时代人不同意这种观点。他们问道，如果进化总是导致事物发生变化，那么为什么在同一地点发现的两个来自同一物种的化石，尽管年龄相差5000万年，但看起来却一模一样呢?

在过去的40年里，一切都发生了变化，当时大量的进化研究证明，进化可以而且确实发生得很快——甚至从一代到下一代。进化生物学家很兴奋，但这些发现强化了同样的悖论:如果进化可以发生得如此之快，那么为什么地球上的大多数物种在数百万年里一直保持不变?

这就是所谓的停滞悖论，乔治亚理工学院生物科学学院助理教授詹姆斯·斯特劳德(James Stroud)开始对此进行调查。他在一个蜥蜴群落中进行了一项长期研究，测量了多种物种在野外的进化过程。在这样做的过程中，他可能找到了解决进化中最大挑战之一的答案。

他的研究作为封面故事发表在《Natural Academy of Sciences》上。

Stroud说:“我们称之为悖论，因为它似乎没有任何意义。最常见的解释是，自然选择正在努力稳定一个物种的外观，假设一个平均的形式将有助于他们最好地生存。问题是，当人们进行实地研究时，他们几乎从未发现这种‘稳定’的选择实际上存在。”

套索蜥蜴

Stroud在佛罗里达州科勒尔盖布尔斯的仙童热带植物园的一个小岛上对四种不同种类的蜥蜴进行了实地研究。他通过捕捉和监测岛上每只蜥蜴的生存情况，在五个连续的时间段内测量了所有四种蜥蜴的自然选择。

Stroud和他的同事们日夜搜寻蜥蜴。他们用长长的鱼竿，顶端系着小套索，轻轻地抓住它们强壮的脖子，把它们放在冷却器里，并记录下他们发现每只蜥蜴的确切树枝或树桩。

回到实验室，Stroud测量了蜥蜴的头、腿、脚、体重，甚至脚趾的粘性。在给每只蜥蜴分配了一个识别号码，并在它们的皮肤下做了一个小标签之后，研究小组把蜥蜴放回了他们发现它们的同一树枝上。在接下来的几天或几个星期里，他们出去抓其余的人。

在三年的时间里，Stroud和他的团队每隔六个月就会重新开始这个过程。捕捉同样的蜥蜴，测量，释放它们，并记录哪些蜥蜴存活了下来，哪些没有。

一张进化的图片胜过一千只蜥蜴

通过整合每个时间段的数据，Stroud捕捉到了群落中每只蜥蜴的历史。然后，他将生存数据与身体特征的变化联系起来，这使他能够分析哪些身体特征是生存的重要预测因素。综上所述，这些分析描绘了一幅自然选择如何作用于整个群落的画面。

令Stroud惊讶的是，他发现自然选择的稳定形式——维持一个物种相同的平均特征——是极其罕见的。事实上，随着时间的推移，自然选择发生了巨大的变化。有些年份，腿长的蜥蜴会活得更好，而另一些年份，腿短的蜥蜴活得更好。在其他时候，根本没有明确的模式。

Stroud说:“最令人着迷的结果是，随着时间的推移，自然选择是极其多变的。我们经常看到，从一年到下一年，选择的方向会完全改变。然而，当结合成一个长期的模式时，所有这些变化都有效地抵消了自己:物种在整个时期内保持着非常相似的特征。”

Stroud的研究提供的发现以前从未见过。从来没有人能如此深入地了解物种选择是如何在群体层面上起作用的，当然也没有人能深入到这种层面上。

科学家们一直不明白进化是如何在群体层面上起作用的，因为像Stroud这样的长期研究极为罕见。研究人员不太可能承担这样的项目，因为需要大量的工作和时间。

Stroud说:“进化可以而且确实发生了——这是一个持续的过程，但这并不一定意味着事情在长期内会不断变化。现在我们知道，即使动物看起来保持不变，进化仍在发生。”

Stroud认为，理解进化对我们了解地球上的生命至关重要。

他说:“了解进化不仅有助于我们了解我们周围的植物和动物，以及它们是如何在世界各地分布的。它还向我们展示了生命是如何在人类主导的世界中生存下去的。”

很少有研究监测进化是如何在长时间尺度上在野外展开的。根据Stroud的说法，这就是为什么我们对进化有偏见的原因。

Stroud说:“很长一段时间以来，进化生物学家一直试图弄清楚停滞理论背后的矛盾。这项研究表明，答案可能并不特别复杂——我们只需要在野外进行足够长时间的研究就能找到答案。”

Fluctuating selection maintains distinct species phenotypes in an ecological community in the wild