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野生动物的进化速度比任何人想象的都要快 进化有多快？在适应性进化中，自然选择会导致有利于个体生物生存和繁殖的性状遗传变化。 尽管查尔斯达尔文认为这个过程发生在地质时间尺度上，但我们已经看到了仅在少数几代人中发生的戏剧性适应性进化的例子。胡椒蛾因空气污染而变色，偷猎使一些大象失去了象牙，鱼类已经进化出对有毒化学物质的抵抗力。 然而，目前仍然很难说适应性进化的速度有多快。我们也不知道它是否与受到环境变化挑战的人群的命运有关。 为了测量野外适应性进化的速度，我们研究了几十年来的 19 种鸟类和哺乳动物种群。我们发现它们的进化速度是早期工作建议的速度的两倍到四倍。这表明适应性进化可能在野生动物的性状和种群如何在相对较短的时间内发生变化方面发挥重要作用。 进化生物学家的工具：数学和双筒望远镜 我们如何衡量适应性进化发生的速度？根据“自然选择基本定理”，种群中个体之间“适应度”生存和繁殖的遗传差异量也对应于种群的适应性进化速度。 “基本定理”已为人所知 90 年，但在实践中一直难以应用。在野生种群中使用该定理的尝试很少见，并且受到统计问题的困扰。 我们研究了几个物种的适应性进化，包括精湛的仙女鹪鹩、hihi、歌麻雀、蓝山雀、恒河猴、黄狒狒、雪田鼠和斑点鬣狗。 Timothée Bonnet，Geoff Beals，Pirmin Nietlisbach，Ashley Latimer，Lauren Brent，Fernando Campos，Oliver Höner，作者提供
我们与 27 家研究机构合作，收集来自19 个野生种群的数据，这些种群已被长期监测，其中一些是自 1950 年代以来监测的。一代又一代的研究人员收集了有关这些人群中每个个体的出生、交配、繁殖和死亡的信息。 这些数据加在一起代表了大约 250,000 只动物和 260 万小时的野外工作。这项投资可能看起来很离谱，但这些数据已经用于数千项科学研究，并将再次使用。 救援统计 然后，我们使用定量遗传模型将“基本定理”应用于每个群体。数量遗传学不是跟踪每个基因的变化，而是使用统计数据来捕捉数千个基因变化产生的净效应。 我们还开发了一种新的统计方法，它比以前的模型更适合数据。我们的方法捕获了生存和繁殖如何在野外种群中不均匀分布的两个关键特性。 首先，大多数个体在繁殖前就已经死亡，这意味着在终生繁殖记录的“零后代”栏中有很多条目。 其次，虽然大多数育种者只有少数后代，但有些繁殖者的数量不成比例，导致分布不对称。 进化速度 在我们的 19 个种群中，我们发现，平均而言，响应选择的遗传变化导致个体生存和繁殖能力每代增加 18.5%。 这意味着后代平均比父母“好”18.5%。换句话说，平均人口可以在环境质量下降 18.5% 的情况下幸存下来。（如果对选择的遗传反应不是唯一起作用的力量，这可能会改变；更多内容如下。） 鉴于这些比率，我们发现适应性进化可以解释最近野生动物性状的变化（例如大小或繁殖时间）。其他机制也很重要，但这是强有力的证据，进化应该与其他解释一起考虑。 不确定未来的令人兴奋的结果 这对未来意味着什么？在全球自然环境因气候变化和其他因素而发生巨大变化的时候，进化会帮助动物适应吗？ 不幸的是，这就是事情变得棘手的地方。我们的研究只估计了自然选择引起的遗传变化，但在气候变化的背景下，还有其他力量在起作用。 首先，还有其他进化力量（例如突变、随机机会和迁移）。 其次，环境变化本身可能是比遗传变化更重要的人口统计驱动因素。如果环境不断恶化，理论告诉我们，适应性进化通常无法完全弥补。 最后，适应性进化本身可以改变后代所经历的环境。特别是，当个体相互竞争资源（如食物、领地或配偶）时，任何遗传改良都会导致种群中更多的竞争。 仅凭我们的工作不足以做出预测。然而，它表明，如果我们想准确预测动物种群的不远将来，就不能忽视进化。 尽管存在实际挑战，但我们很高兴见证达尔文的进化，这个过程曾经被认为极其缓慢，在我们的有生之年表现得非常明显。 来源：The conversation
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