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演化速率假说的实验验证研究进展
生物多样性
2025, 33 (4):
25019-.
DOI: 10.17520/biods.2025019
生物多样性的地理格局及其成因备受生态学家关注。演化速率假说(evolutionary speed hypothesis)是生物多样性纬度格局的主要解释之一。该假说认为低纬度地区物种形成速率更快, 并且温度是决定演化速率的主要环境因素。具体机制包括: (1)热带地区的高温能够缩短生物世代时间而增加物种的有效演化时间(单位时间内的有效世代数); (2)高温可以提高突变速率, 进而增加遗传变异——自然选择的原材料; (3)高温能够加速自然选择过程。尽管人们广泛地使用这一假说讨论野外观测数据, 严格的实验检验工作却很少。近期研究基于实验演化途径, 在精准控制环境温度的情形下, 对演化速率假说的具体机制进行了检验。本文对相关研究进行了全面总结, 对温度影响突变速率、选择和适应分化的实验演化研究进展进行了详细阐述, 并提出这些结论的普适性仍需要在更复杂的系统中进行验证。本文旨在为理解演化速率假说和生物多样性地理格局的形成机制提供帮助, 为预测气候变暖背景下的物种保护和疾病防控工作提供参考。  View image in article
图2
突变累积实验示意图
正文中引用本图/表的段落
突变累积实验是研究突变速率及其属性最经典的途径, 近年来也和全基因组(重)测序结合(Kondrashov & Kondrashov, 2010)。以无性繁殖的细菌为例, 突变累积实验的策略为: 由祖先型单克隆建立若干个重复传代家系, 通过在平板上不断地划线传代, 使得每次传代时的种群都是由单个细胞生长得到的, 从而控制整个传代过程中的有效种群大小(图2)。演化过程中的有效种群大小极低, 新产生的突变几乎不受选择作用的影响(致死突变除外), 能够以近中性的方式固定下来。在传代实验结束后, 每个家系都能够累积一定数量的自发突变(Halligan & Keightley, 2009)。而全基因组测序的应用, 不仅能够克服先前研究中基于特定位点评估突变速率的缺陷, 也允许人们对全基因组上的突变频谱进行研究(Drake, 2012; Foster et al, 2015)。
本文的其它图/表
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