如果說(shuō)地球生命是一棵大樹，那它的枝椏分布得極不均衡。英國(guó)進(jìn)化生物學(xué)家 J.B.S. Haldane 曾風(fēng)趣地表示，“任何神明顯然都對(duì)甲蟲有著‘過(guò)分的偏愛’”。這并非一句玩笑——甲蟲占所有昆蟲種類的40%，雀形目包攬了60%的鳥類，開花植物更是占據(jù)植物界85%的物種。生命多樣性的分布，呈現(xiàn)出顯著的不均衡性。
但這種現(xiàn)象是偶然，還是深植于進(jìn)化邏輯的必然？
長(zhǎng)期以來(lái)，由于物種數(shù)據(jù)匱乏、演化關(guān)系復(fù)雜，生物學(xué)家一直難以回答這一根本問(wèn)題。如今，一項(xiàng)發(fā)表于《Frontiers in Ecology and Evolution》的研究首次指出：已知生物多樣性的80%以上，竟都來(lái)自極少數(shù)處于“進(jìn)化快車道”的家族。它們以極高的速度分化出新物種，塑造了我們今天所見的生命圖景。
“爆發(fā)式演化”才是主流：從達(dá)爾文雀到開花植物
亞利桑那大學(xué)的 John J. Wiens 教授與加州大學(xué)河濱分校的 Daniel Moen 助理教授合作，系統(tǒng)分析了超過(guò)200萬(wàn)個(gè)物種，涵蓋細(xì)菌、植物和動(dòng)物等多個(gè)類群。他們聚焦于“演化支系”——即擁有共同祖先的物種群體，如門、綱、目等——并計(jì)算了它們的物種分化速率。結(jié)果顯示：
①陸地植物中10個(gè)門、140個(gè)目、678個(gè)科（共超30萬(wàn)種）；
②昆蟲中31個(gè)目、870個(gè)科（超100萬(wàn)種）；
③脊椎動(dòng)物12個(gè)綱（6.6萬(wàn)種）；
④整個(gè)生命界17個(gè)界、2545個(gè)科（超200萬(wàn)種）；
無(wú)論從哪個(gè)分類層級(jí)看，絕大多數(shù)物種都集中在少數(shù)幾個(gè)分化速率極高的支系中。這些“超級(jí)輻射支系”僅占全部支系的不到10%，卻囊括了超過(guò)80%的物種。
圖1：兩個(gè)假設(shè)的例子，說(shuō)明了一個(gè)群體中包含在最快速多樣化的進(jìn)化枝中的物種比例如何變化。
什么是“快速輻射”？Wiens 解釋道：“當(dāng)新的生態(tài)位出現(xiàn)——比如一座新島嶼形成，或某一類群演化出翅膀——某些家族就會(huì)像被點(diǎn)燃的煙花，在演化的夜空中爆發(fā)。”經(jīng)典案例包括：
①約250萬(wàn)年前，達(dá)爾文雀的祖先（一群來(lái)自中美洲的草雀）到達(dá)加拉帕戈斯群島，迅速演化出13種適應(yīng)不同食物來(lái)源的達(dá)爾文雀；
②約5000萬(wàn)年前，蝙蝠祖先學(xué)會(huì)飛行，開啟物種大爆發(fā)，至今蝙蝠種類已超過(guò)1400種；
③開花植物通過(guò)與昆蟲協(xié)同演化，借助花朵和傳粉機(jī)制極大提升繁殖效率，成為植物界的絕對(duì)主力。
細(xì)菌：35億年“慢生活”的佛系玩家
圖2：跨生命、動(dòng)物和植物的主要進(jìn)化枝的系統(tǒng)發(fā)育、發(fā)散時(shí)間和物種豐富度。
該研究也發(fā)現(xiàn)了一個(gè)明顯的例外：細(xì)菌。盡管細(xì)菌早在35億年前就已出現(xiàn)，實(shí)際物種數(shù)量可能高達(dá)百萬(wàn)甚至萬(wàn)億，但它們的分化速率卻顯著低于動(dòng)植物。目前已知的細(xì)菌種類僅約1萬(wàn)種，演化緩慢，仿佛走在“慢車道”上。
研究指出：“如果未來(lái)發(fā)現(xiàn)細(xì)菌的真實(shí)多樣性遠(yuǎn)高于現(xiàn)有認(rèn)知，那么本研究‘多數(shù)物種來(lái)自快速輻射’的結(jié)論或?qū)⑹艿教魬?zhàn)。但就目前來(lái)看，在已知物種中，快速輻射的主導(dǎo)地位是無(wú)可爭(zhēng)議的。”
方法論的跨越
該研究的另一重要突破在于其研究尺度。此前，類似假說(shuō)僅在蛙類等少數(shù)類群中得到驗(yàn)證。而本研究首次跨越植物、昆蟲、脊椎動(dòng)物、全部動(dòng)物乃至整個(gè)生命界，使用統(tǒng)一方法檢驗(yàn)了“快速輻射作為多樣性引擎”的假說(shuō)。
圖3：屬于快速輻射和其他進(jìn)化枝、跨生命和跨植物和動(dòng)物的物種百分比。
研究者不僅使用了傳統(tǒng)分類單元（門、綱、目），還嘗試按演化支系的實(shí)際年齡進(jìn)行分組，結(jié)果高度一致。“這表明結(jié)論非常穩(wěn)健，并非分類方法帶來(lái)的假象，”Wiens 強(qiáng)調(diào)。
“適應(yīng)”的勝利
更值得注意的是，這些快速輻射事件往往與關(guān)鍵創(chuàng)新性狀的出現(xiàn)同步：
①動(dòng)植物及真菌的多細(xì)胞結(jié)構(gòu)；
②節(jié)肢動(dòng)物登陸并演化出植食習(xí)性；
③被子植物發(fā)明花朵和吸引傳粉者的機(jī)制；
這些突破打開了新的生態(tài)位空間，促使物種快速填補(bǔ)空白生態(tài)位，形成適應(yīng)性輻射。正如研究者所言：“生命之樹之所以長(zhǎng)得‘歪’，是因?yàn)槟承┓种屨剂诉M(jìn)化先機(jī)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)‘爆發(fā)式發(fā)育’。”
重新理解生物多樣性的生成邏輯
圖4：屬于快速輻射和其他進(jìn)化枝的物種豐富度在陸地植物目、昆蟲目和脊椎動(dòng)物類別中的百分比。
該研究不僅回答了一個(gè)經(jīng)典問(wèn)題，也為保護(hù)生物學(xué)和演化預(yù)測(cè)提供了新思路。如果絕大多數(shù)物種確實(shí)來(lái)自少數(shù)快速輻射事件，那么：這些“主干分支”的保護(hù)可能比以往認(rèn)為的更加重要；當(dāng)前的環(huán)境變化是否會(huì)觸發(fā)新一輪輻射？哪些類群更有可能快速演化？細(xì)菌等緩慢演化者是否隱藏著完全不同的生存策略？
生命的壯麗譜圖，原來(lái)不只是時(shí)間堆積的產(chǎn)物，更是進(jìn)化史上少數(shù)“天才家族”高速創(chuàng)新的結(jié)果。難怪 Haldane 會(huì)說(shuō)——如果造物主存在，那其大概，真的特別癡迷甲蟲。
期刊：Frontiers in Ecology and Evolution
DOI：10.3389/fevo.2025.1596591
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