13. 什么決定了物種的多樣性？
（What Determines Species Diversity ? ）
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（本文來(lái)自科學(xué)網(wǎng)張林的博客）
題記：思考生物的多樣性，也許你會(huì)想到：動(dòng)物或人之所以長(zhǎng)成固定而又不同的形狀，到底決定于什么，能否通過(guò)改變控制和創(chuàng)造新的物種，甚至對(duì)人類而言可否不通過(guò)外科手術(shù)讓人的膚色、面部結(jié)構(gòu)更加完美？
地球上存在著無(wú)數(shù)的各種各樣的植物、動(dòng)物和微生物，它們充斥著地球上每一塊陸地的每個(gè)角落和每一片海洋的每一條縫隙。它們的存在和活動(dòng)使得世界得以運(yùn)轉(zhuǎn)，首先它們能將陽(yáng)光轉(zhuǎn)化成其他生命能夠加以利用的能源，使碳和氮在無(wú)機(jī)物和有機(jī)物的形式間循環(huán)轉(zhuǎn)化，其次它們的存在和活動(dòng)在不斷美化和修飾著地球的表面。
圖：生物的多樣性
另一方面我們會(huì)發(fā)現(xiàn)在地球的一些地方和群落中，存在著數(shù)以百計(jì)的物種，而在另一些地方和群落里，只有很少種類的物種獲得發(fā)展進(jìn)化。例如，相對(duì)于高緯度地區(qū)的熱帶地區(qū)就是一個(gè)存在復(fù)雜生物的天堂。生物學(xué)家們正在努力尋找其中的緣由。環(huán)境和生命機(jī)體之間以及生物體之間的相互作用本身都在促進(jìn)或者抑制生物多樣性上扮演著重要角色，此外人類的干擾，捕食者與被捕食者的關(guān)系以及物種間食物網(wǎng)的聯(lián)系同樣對(duì)生物的多樣性起著重要作用。但是上述因素和其他力量之間究竟是如何通過(guò)協(xié)同作用來(lái)塑造生物的多樣性，目前仍是個(gè)謎團(tuán)。
然而揭開(kāi)生物多樣性問(wèn)題的挑戰(zhàn)實(shí)在是令人望而生畏。首先生物多樣性的基線數(shù)據(jù)目前都還十分匱乏，例如地球上到底存在有多少種植物和動(dòng)物目前研究人員都還不清楚，更別說(shuō)要去預(yù)測(cè)構(gòu)成復(fù)雜微生物世界有機(jī)體的數(shù)目和種類了。研究者們探索生物多樣性的進(jìn)化過(guò)程以及多樣性的限制同樣也缺少一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間尺度，因?yàn)槎鄻有缘陌l(fā)生所經(jīng)歷的時(shí)間從數(shù)天到數(shù)百萬(wàn)年不等。另外，同一個(gè)物種間的變異可以與兩個(gè)密切相關(guān)的不同物種間的變異一樣多。遺傳變異能否產(chǎn)生一個(gè)新的物種，或者基因變異對(duì)物種能否形成真實(shí)的影響，目前都還不清楚。
理解形成物種多樣性的原因需要做大量的跨學(xué)科的努力，包括古生物學(xué)的詮釋、野外實(shí)地調(diào)察、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、基因組比較以及卓有成效的大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。現(xiàn)有的為數(shù)不多的詳盡的物種記錄，比如聯(lián)合國(guó)千禧年計(jì)劃和對(duì)環(huán)球海洋微生物的基因評(píng)估，應(yīng)該會(huì)提高基線數(shù)據(jù)，但它們僅能觸及到問(wèn)題的表面。一個(gè)能夠預(yù)測(cè)出一個(gè)物種何時(shí)分化為兩個(gè)物種的模型將會(huì)對(duì)解決問(wèn)題有所幫助。還有一個(gè)新興的學(xué)科，稱為發(fā)育進(jìn)化學(xué)，也在致力于研究基因是怎樣參與到有助于物種進(jìn)化和發(fā)育的過(guò)程中。這些努力加在一起，將對(duì)生命體演化歷史的闡明大有幫助。
古生物學(xué)家們?cè)谧粉欉^(guò)去千年間不同有機(jī)體分布范圍的擴(kuò)張與收縮方面也已經(jīng)取得進(jìn)展。他們發(fā)現(xiàn)，地理分布在物種形成中也扮演重要的角色。未來(lái)的研究將繼續(xù)揭示物種的大規(guī)模分布模式的變化，并且可能會(huì)在大量物種消亡的起源以及這些大災(zāi)難對(duì)于新物種進(jìn)化的影響方面帶來(lái)更多的曙光。
從植物和動(dòng)物的野外調(diào)查中，研究者們還發(fā)現(xiàn)棲息地可以影響物種的形態(tài)和行為—尤其是對(duì)生物的性選擇的影響—從而加快或者減慢了物種的形成。另外進(jìn)化生物學(xué)家們也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使物種形成產(chǎn)生停滯的原因，例如，已經(jīng)分離的種群重新獲得聯(lián)系，將會(huì)使本來(lái)會(huì)發(fā)生分歧的基因組均質(zhì)化。分子力，比如產(chǎn)生低變異率或進(jìn)行減數(shù)分裂的分子力，可以使得某種特定的等位基因具有更高的可能性從上一代傳遞到下一代，從而大大影響了新物種形成的速度。
而且在某些情況下，即使在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，其多樣性的分布也有差異。比如某一生態(tài)系統(tǒng)的邊緣（頂層或底層）所能支持的物種個(gè)數(shù)有時(shí)要比其內(nèi)部所擁有的物種要少。
所以進(jìn)化生物學(xué)家才剛剛開(kāi)始尋找在不同生物群體中這些因素是如何以不同方式交織在一起的。這個(gè)任務(wù)現(xiàn)在變得非常緊迫：找出塑造生物多樣性的推手對(duì)于理解當(dāng)今世界正在經(jīng)歷的物種滅絕浪潮的性質(zhì)并制定出相應(yīng)對(duì)策去減緩它是非常重要的。
Elizabeth Pennisi(伊麗莎白.彭尼斯)
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