一些帝王蝶种群不会迁徙。它们生活在世界的热带地区,不像在天气雷达上大量出现的北美人口那样受到新闻报道。但对于研究帝王的科学家来说,它们对于理解这些虫子至关重要。这就是为什么大多数研究人员认为这些昆虫最初是作为一种非迁徙物种在南美洲进化而来的,而在几百年前,当它们迁入美国后才开始迁徙。而且,如果今天发表在《自然》杂志上的一项研究得到进一步的支持,它们也将成为我们大错特错的原因。
更容易把迁移想象成最近发生的事情
芝加哥大学的进化生物学家、这项研究的合著者马库斯·克朗福斯特说,大多数人——包括科学家——一想到君主,就会想到迁徙。这也许就是为什么这么多生物学家认为这种行为是蝴蝶进化而来的,而不是一些君王后来失去的标准行为。但今天的研究表明,迁徙早于静止的君主。
通过从100多只蝴蝶中提取基因数据并绘制出图谱,研究人员能够确定,不仅帝王最初是一个迁徙物种,而且生活在欧洲、南美和夏威夷的非迁徙种群实际上是独立扩散事件的产物。
克罗恩福斯特说:“看起来与帝王关系最密切的蝴蝶——南方帝王——也在迁徙。”。这意味着在数百万年前的某个时刻,一只蝴蝶进化成了迁徙,然后分裂成两个不同的物种。克罗恩福斯特说,这就是迁徙中的北美君主是如何形成的。
迁徙的北美君主就是这样诞生的
但这远不是研究人员最令人惊讶的发现。因为,事实证明,只有蝴蝶基因组的一小部分对帝王迁徙有实质性的贡献。每次研究人员进行分析时,在比较迁徙和非迁徙人群时,都会突然发现一个基因有很大的不同——这个基因实际上与飞行肌肉功能有关。它参与肌肉新陈代谢,所以当它在高水平表达时,它帮助蝴蝶更有力地飞翔。
“很明显,我们认为迁徙君主会拥有更多的这种基因,”他说。但是当他们把君主放进飞行室时,研究人员意识到情况并非如此。迁徙君主的基因表达量没有那么多,所以当他们长途旅行时,他们消耗的氧气更少,因此效率更高。”“当他们不飞行时,他们没有表现出这种差异,”克朗弗斯特说,“所以我们知道它与这个基因有关。”
“在所有这些基因可能参与的事情中,它与飞行效率有关。”
克朗福斯特说,如果非要猜测的话,他打赌那些不迁徙的蝴蝶可能需要飞得更猛更快,这样它们才能追逐伴侣或躲避捕食者。克罗恩福斯特说,迁徙的帝王不会像非迁徙的蝴蝶那样经历激烈的竞争压力,因此它们可以摆脱新陈代谢较慢和飞行速度较慢的困扰。
加州理工州立大学的进化生物学家弗朗西斯·维拉布兰卡(Francis Villablanca)说:“关于人口历史的章节非常精彩,他没有参与这项研究。他说,这篇论文为研究人员长期以来希望有人能回答的许多问题提供了答案。”这篇论文一举为我们提供了一个背景,使我们能够思考和理解人口的起源和差异。”
维拉布兰卡说,这项研究的发现对君主保护也很重要。由于人类对帝王的寄主植物马利筋发动了战争,帝王的数量一直在减少。但这项研究表明,每一个君主群体在基因上都是独一无二的,这意味着保护尽可能多的君主群体突然变得更加重要。”“他们可能都是北美祖先的后代,”他说,“但很难重现他们中的任何一个,因为现在他们包含了独特的特征。”
“很难重现它们中的任何一个。”
此外,克隆佛斯特说,大多数科学家认为君主迁徙才几百年。但是他的研究结果表明,这种行为比那更古老——几千年前。所以,“如果你认为迁移只是最近进化的东西,那么如果迁移消失了,你可能会更不在意,”他说。但“事实上它很古老,我们可能会看到它的最后几天。”他说,出于某种原因,这似乎更糟。
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