地球上的生物多样性比我们想象中的丰富得多

2017-01-23 07:02:23  环球科学
本文作者:Mike Lee

地球上的生物多样性比我们想象中的丰富得多

2017-01-23 07:02:23
作者:Mike Lee
来源:环球科学
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经过人类数百年的研究,你可能会认为我们地球上生存的不同物种的种类数量至少已经有了一个大致的了解。生物多样性由于受到人为的影响而迅速消失,因此加深我们人类对物种种类的了解也已经变得越来越紧迫。一些物种甚至在我们发现它们之前就已经灭绝了。

科学家已经命名了将近两百万个物种,但是地球上物种估计总数目大概在三百万到一亿之间。最近,人们的共识停留在了这个范围的低端,因为一个受到广泛吹捧的研究物种的数目提出了一个精确的数字:八百七十万(不包括难以统计的细菌菌株的数量)。

如果是这样的话,我们就已经完成了大部分的编录地球多样性工作,可能完成了20%

但是对应这周我们发表在《自然》杂志的研究结果,我们认为这个共识可能地球多样性低估了十倍

如果是这样,那么描述和了解生物多样性这个任务就想象艰巨太多了。自从300年前瑞典博物学家卡尔·林奈开创科学分类法以来,我们识别出物种可能只占地球多样性2%

物种往往并不是它们看起来的那样

物种是生物多样性的基本单位之一。每个物种都代表着一个独立的进化谱系及不可替代的基因库。

例如,家犬Canis lupus金豺Canis aureas并非同一物种,因为这两种动物不能正常的交配或者交换基因。但是西班牙猎犬和斑点狗不过是同一物种(Canis lupus)中的不同品种,它们很容易在一起交配产生杂交犬后代

有时候,人们很难将不同的物种区分开来一个极端的例子是隐蔽种,这些不同的物种在外表上十分相似,但是他们却是彼此之间从来不进行异种交配的不同物种因此,它们拥有独立方向进化的不同基因库。

通常,研究人员只有结合野外调查、生态学和遗传来进行大量艰苦的研究,发现隐蔽种。

通过对似乎是单一物种的广泛分布的澳大利亚壁虎进行DNA研究,我们发现每个物种其实包含了多达十个隐蔽种。每个隐蔽种仅限于生活在一个小区域,并且在过去的一千万年间从没有相邻区域的其他隐蔽种发生过异种交配。

地球上的生物多样性比我们想象中的丰富得多 

研究人员通过对来自澳大利亚北部小型无爪壁虎Crenadactylus进行DNA研究发现,这并不是一个单一的物种而是至少十个不同的物种;图中显示了其中的八种。图片来源Brad Maryan西澳大利亚博物馆)、Glenn Shea悉尼大学)和Glenn Gaikhorst

 

尽管这些隐蔽的壁虎种类看起来非常相似但是它们彼此间在基因上的差异比人类和黑猩猩之间的差异还要大。所以,尽管它们在外表上非常相似有时候几乎无法区分),但是它们绝对是不同独特物种。

研究人员最近在一些被进行过大量研究的大型海洋生物(突吻鲸锤头鲨)中也发现了隐蔽种。

陆地生物,科学家们刚刚意识到非洲象可能不是一个单一的物种,而是有两个隐蔽种:灌木大草原)象和森林象。

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非洲灌木象(Loxodonta africana图片来源Michael Lee(弗林德斯大学澳大利亚博物馆)

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非洲森林象Loxodonta cyclotis图片来源Richard Ruggiero/USFWS 

地球上大多数是小型无脊椎动物,尤其是节肢动物如昆虫、蜘蛛和甲壳类动物,人们对这些动物了解比对大象和鲨鱼的了解要少很多。

由于分类学家太少而无脊椎动物太多,因此只有那些有明显差异的种群辨别出来作为单独的物种。这种分类通常基于对外观的目测,而没有进行遗传的分析。这些第一次通过分类的物种被称为形态种,它们构成目前已知的大多数生物多样性。

当科学家用DNA研究方法进一步仔细观察这些无脊椎动物形态种的时候,他们通常会发现其中包含有多个物种。这些不同的物种看起来非常相似,但是它们并不会进行交配,而且过去的数百万年间也没有发生过交配。

例如,曾被认为是一个单一物种疟蚊其实有至少7不同的种类。一种重要的农业害虫烟草粉虱)实际上31个隐蔽种。

地球上的生物多样性比我们想象中的丰富得多 

生物多样性反咬一口!疟蚊Anopheles gambiae其实有至少7个不同的种类。图片来源:CDC/James Gathany 

即使有诸如快速DNA条码这样的技术保障要在遗传细节上观察每一个已知的物种仍然是一项巨大的工作。但是当我们这样做的时候,隐蔽已经向大多数生物证明它们是自然存在的而不是例外。

数以百万计的物种

在已知的两百万个物种中,大多数都是形态种。地球有八百七十万物种的估计以及其他类似的估计来自于对这个两百万数字或者是早期更低的数字如一百二十万)的外推

然而,大量新的遗传研究表明,很多目前已知的形态种可能代表了多达十个或者更多的隐蔽种,这些隐蔽种彼此间都十分相似,但是它们却是拥有各自不同基因库的真正物种。大多数全球物种多样性的估计都没有把这些隐蔽种包含进去。

因此如果我们着手去分析那两百万已经鉴别出来的形态种的DNA的话,它们将很可能代表着大概两千万个真正的物种。这个十倍的增使地球总的生物多样性增一个相应的数量级,比如从八百七十万变为八千七百万。

为什么分类学人类很重要

隐蔽种的分类真的很重要吗?比如说非洲象看作一个形态种,或者正确地认识到它们是两个相似但是不同的物种,这两种分类会产生什么不同的影响吗

我们认为产生深远的影响。把所有的非洲象归为一个单一的物种会导致可怕的保护决策的产生。

比如,只要仍然有大量的大象生存在大草原上,我们可能就不会关心森林中的大象数量正在下降的事实人们可能会任凭森林象的消失,而这则将导致一个独特的物种的灭绝。我们可能还会使问题加重,因为我们也可能会再将生活在大草原上的象迁移到茂密的森林中,而森林对这个物种来说是一个陌生的栖息地,最终我们只能好奇它们为什么没有大量繁殖生长。

同样的,知道一种讨厌的蚊子一个物种还是几个物种是一个改善数百万人生命的重要的信息。蚊子的隐蔽种可能在行为、栖息地和传播疟疾的能力各不相同。

此,分类学家正在努力对地球上的物种进行正确计数和鉴别并不仅仅是一项微不足道的学术活动。

了解地球上有多少生命形式是可能被问及的最基本的科学问题之一我们回答这个问题上所付出的努力将从环境保护到农业再到健康领域等众多重要的方面为人类带来极大的益处

责任编辑:科普知识网

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