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進化的速度有多快？有些物種可以在幾代的時間內進化

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進化的速度有多快？有些物種可以在幾代的時間內進化


有證據表明，食肉獸腳類恐龍進化成了鳥類，但進化通常需要多快？（圖片來源：MARK GARLICK/蓋蒂圖片社科學照片庫）
據美國生活科學網站（Marlowe Starling）：當查爾斯·達爾文在19世紀中葉發展他的進化論時 ， 他認為這一基本過程在地質時間尺度上發生得非常緩慢 ， 需要數百萬年的時間 。
但這是正確的嗎 ， 還是進化可以更快地發生？進化的速度有多快？
首先 ， 讓我們定義進化，這是一個物種的基因或外貌隨時間逐漸變化的過程 。驅動力是自然選擇，其中具有更多有益特征的個體生存和繁殖，并將這些特征傳遞給下一代 。在許多代人中，這被稱為適應性進化 。
法國國家科學研究中心和拉羅謝爾大學的進化生物學家Timothée Bonnet說，自然選擇和適應性進化相結合，使“物種能夠追蹤其環境的變化” 。
在加拉帕戈斯群島達爾文雀類的著名例子中，不同物種在幾十年內進化出不同的喙形和大?。乓圓煌嘈偷募峁屠コ嫖?。這一發現在普利策獎獲獎書《雀喙：我們時代的進化故事》（克諾夫出版社，1994年）出版后引起了轟動 。
然后，還有第三個組成部分：物種形成 。這是指一個物種隨著時間的推移分支成兩個不同的物種 。Bonnet說 ， 這比適應性進化要慢得多 。
到20世紀初到中期，科學家們意識到進化的速度比達爾文想象的要快得多，他們利用自然選擇理論在短短七年內使作物變得更美味，并在幾代人的時間里馴化狗 。“我們讓進化發生了，”Bonnet告訴《生活科學》 ?！拔覀兛梢钥吹?，在幾代人的規模上發生的變化（可能）是相當巨大的 ?！?br>這種人工選擇加速了進化，但這個過程能自然地以多快的速度進行呢？
為了找到答案，Bonnet和一個國際研究小組分析了19種鳥類和哺乳動物數十年的遺傳數據 。他們發現，適應性進化的速度比之前的估計快兩到四倍 。更具體地說，在完全穩定的條件下，每一代的存活率和繁殖率平均提高了18.5% 。
這意味著，如果生存和繁殖減少三分之一，適應性進化將有助于種群在三到七代內恢復 。大角羊（Ovis canadensis）在20多年或三代人的時間里進化出比以前短0.7英寸（2厘米）的角，因為獵人瞄準了那些角較大的羊 。雪田鼠（Chionomys nivalis）在10年或8代中萎縮了0.1盎司（3克），這可能是由于降雪的變化 。
但在自然界中，情況永遠不會穩定 。
邦內特說：“我們有種群在適應，但我們不知道它們在適應什么 ?！?。他解釋說，環境變化、競爭、疾病和人類都可以引發快速進化 。他補充道：“進化是為了穩定或至少緩沖環境中正在發生的變化 ?！?。
Bonnet說，氣候變化是適應性進化的另一個主要驅動力，但科學家們不太確定人口是否會跟上 。隨著溫度、天氣模式和海平面上升的變化，一些物種通過遷移到更涼爽的地方或適應更咸的條件來做出反應 。也就是說，環境惡化的速度可能比進化的速度快，他說 。
佐治亞理工學院的進化生物學家詹姆斯·斯特勞德告訴《生活科學》雜志：“進化總是在發生 ?！?。
如果自然選擇很強，那么“為什么事物不能一直快速進化？”斯特勞德想知道 ， 這促使他發表了關于這一主題的研究 。他和同事們發現，熱帶蜥蜴在短時間尺度（幾代或幾年）上的自然選擇是非常動態的 ， 但在更長的時間尺度（數百萬年）上被抵消了，導致幾乎沒有變化 。
變化率
科學家們是如何衡量進化速度的？密歇根大學的古生物學家Philip Gingerich開發了一種方法 ， 使用了一種被稱為達爾文的測量單位 。他發現進化在長時間尺度上進展緩慢，在短時間尺度上則很快 。
布里斯托爾大學的脊椎動物古生物學家邁克爾·本頓告訴《生活科學》雜志：“由于持續的環境變化，進化速度可能非?？??！?。但他補充道：“時間尺度越短，速度就越快，這是在你校正了時間之后 ?！?。
斯特勞德和他在邁阿密大學的同事們現在正在使用非本地綠鬣蜥作為快速進化的案例研究 。眾所周知，在邁阿密罕見的寒流中，這種適應溫暖的蜥蜴會凍死并從樹上掉下來 。
斯特勞德說：“我們看到的是，有些人死亡，但有些人幸存下來——幸存下來的人實際上可以忍受比我們之前測量的溫度更低的溫度 ?！?。“因此，這表明進化可能正在發生 ?！?br>化石記錄也有一些線索 。在三疊紀（2.519億至2.013億年前），二疊紀滅絕后 ， 被稱為魚龍的大型海洋爬行動物在不到300萬年的時間里進化得巨大，比鯨魚進化得更快，因為它們成為了海洋的頂級捕食者 。
本頓說，適應新環境、填補新的生態位、躲避捕食者和與其他動物競爭等因素往往會增加動物進化的速度 。
本頓說：“也許答案是 ， 如果必須的話，一切都有可能發生瘋狂的快速進化 ?！?。