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圣路易斯华盛顿大学新闻

飓风扭曲了岛屿蜥蜴的进化

坚持这个想法:一个好的抓地力可能意味着在飓风中蜥蜴的生与死的区别——因此,经常被飓风袭击的蜥蜴种群有更大的脚趾。

圣路易斯华盛顿大学的一项新研究首次证明了在大范围地理范围内对飓风的进化反应。这项研究发表在4月27日那周的《美国国家科学院院刊》(Proceedings of The National Academy of Science)上。

Anole lizard Anolis scriptus,特克斯和凯科斯群岛anole,松礁。(照片:科林Donihue)

根据一项新的分析,经常经历飓风的蜥蜴群体比那些经历相对较少飓风的蜥蜴群体进化出更大的足趾。这项分析覆盖了12个岛屿上的沙格雷蜥蜴种群,另外还有188个种类的沙格雷蜥蜴,分布范围从佛罗里达到巴西。

科学家们很早就知道,加勒比岛上的蜥蜴的足趾比大陆上的要大。但这种物理上的差异从未被明确地与飓风的进化反应联系起来。飓风发生的频率如此之低,以至于研究人员过去常常认为,它们的影响会被有利于正常条件的自然选择抹去。

Colin Donihue Donihue

“我们发现,飓风确实对跨越地理和系统发育尺度的蜥蜴产生了进化影响,”艺术生物学博士后科林·多尼休说。华盛顿大学的科学。“我们证明了飓风只影响土耳其的一个anole物种。这些影响很可能会遗传到下一代
2上,这意味着进化上的变化。这种影响在12个不同的anole物种的岛上种群中是平行的,最终可以在一个非常遥远的anole蜥蜴属的整个属中检测到。”

飓风的影响比任何人预期的都要广泛。

华盛顿大学威廉·h·丹福斯杰出教授、艺术生物学教授乔纳森·罗索斯说:“我写这篇论文的目的是告诉科林别费心了,他永远也找不到任何东西。”科学。Losos是地球生命合作组织的负责人。

Jonathan Losos Losos

洛索斯说:“我认为,飓风对种群产生足够大、持续时间足够长的影响是极不可能的,当你比较种群或物种时,它就会显现出来。”“当然,我绝对错了,科林绝对对。他发现的图案非常令人兴奋。”

这种影响在种群水平、物种水平以及包括加勒比海、中美洲和南美洲大部分地区在内的新热带地区的广大地区都可以观察到。这项新的分析依赖于美国国家海洋和大气管理局70年来从北大西洋和北太平洋获得的飓风数据,以及从整个新热带地区获得的数百次anole toepad测量数据。

洛索斯说:“我们从各个角度对数据进行了分析,试图找出其中是否存在漏洞。”“我相信它是强大的。”

2017年,Donihue刚刚对土耳其的Anolis蜥蜴进行了详细的调查。当飓风“厄玛”(Irma)直接袭击这些岛屿时,凯科斯正在进行另一项研究。“厄玛”是一种5级风暴,风速超过每小时170英里。两周后,飓风玛丽亚再次直接袭击了这些岛屿。多尼休的前后对比显示,这些飓风的幸存者与风暴前的一般人群有着不同的身体特征。

在这项新的研究中,多尼休和他的同事们回到了土耳其。一年后,凯科斯进行了新的测量。下一代蜥蜴的足趾和飓风后立即测量的幸存者一样大。

lizard forelimb Anolis蜥蜴有特殊的脚趾,可以附着在光滑的表面上。研究人员发现,幸存的蜥蜴在飓风后的脚趾明显比以前大。(照片:科林Donihue)

研究人员认为,如果飓风真的会影响脚趾的进化,那么那些生活在频繁遭受飓风袭击地区的蜥蜴,在其他条件相同的情况下,应该会有更大的脚趾。但是it’s实际上不可能回去看看飓风的发生是如何影响脚趾头大小的。相反,作为下一步,研究人员观察了许多有着不同历史的不同蜥蜴种群
2,用空间上的比较代替了时间上的比较。

为了量化飓风的暴露程度,合作人、宾夕法尼亚州立大学地球与矿物科学学院的博士后学者亚历克斯·科瓦列斯基(Alex Kowaleski)使用了NOAA关于历史飓风路径的数据,主要利用了大西洋盆地飓风数据库(HURDAT 2)所有北大西洋气旋的路径和强度档案。甚至在Donihue想要比较的第一批12个岛屿种群中,暴露水平也有很大的差异。例如,一个种群在过去70年里遭受了4次袭击,而另一个种群没有受到直接袭击。

HURDAT 2每6小时包含一次位置和强度数据,但在这项研究中,Kowaleski每15分钟插入一次轨迹和强度数据。

科瓦尔斯基说:“这很重要,因为飓风有可能袭击两个时间间隔之间的某个地点。”“插值可以让我们更好地捕捉飓风袭击的每个地点。”

“在修正了体型差异等因素后,我们发现那些更频繁地受到飓风袭击的岛屿居民的脚趾头更大,”多尼霍伊说。“飓风似乎对这些蜥蜴的进化有某种附加的影响——平均来说,飓风越多,你的脚趾就越大。”

“在暴风雨期间,脚趾头可能是帮助蜥蜴紧紧抓住植被的关键特征,”他说。但是,这可能是一个折衷的问题,一方面你的特点使你非常擅长在飓风中生存,另一方面你的特点使你非常擅长日复一日地成为一只蜥蜴。

“大多数的选择压力只是为了成为一只蜥蜴:去捕捉食物,寻找伴侣,躲避捕食者。这些飓风事件是非常罕见和不可预测的,所以我们预计有其他的选择压力作用在脚趾上。换句话说,随着时间的推移,这些脚趾不会变成大的雪鞋,或类似的东西。There’s平衡。”

这一结果可能会对其他种类的动物——不仅仅是蜥蜴——以及新气候情景下的其他变化产生影响。

“我们现在最好的想法是,热带气旋将在全球范围内变得不那么频繁;然而,更大比例的飓风将成为强飓风,”科瓦尔斯基说。“海洋表面温度的升高将导致更多的热带气旋形成4级或5级飓风。

“由于气候变暖,热带气旋的降水强度也将增加,”科瓦尔斯基说。

“我最好的猜测是,这不是蜥蜴的事情,”多尼乌说。“对于任何其他受飓风影响的物种,如果它们的生存不是随机的,你可以预测同样的模式会发生。

“I’m真的希望,这将引发一些新的分析数据——或者新老数据收集前进——思考如何影响飓风之类的植物和树木的进化,蜗牛
5或任何其他物种在该地区受到飓风的影响。”

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://source.wustl.edu/2020/04/hurricanes-twist-evolution-in-island-lizards/