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夏威夷蚓腹蛛在各島多次獨立演化出同樣顏色 或更了解生物多樣性起源

2018/3/9 — 12:48

其中一種金色蚓腹蛛
Credit: George Roderick

其中一種金色蚓腹蛛
Credit: George Roderick

在 2-300 萬年前,一批蚓腹蛛 (Ariamnes) 從未知的地方,飄洋過海橫越太平洋來到夏威夷群島的考艾島 (Kauai) 。對於其他蜘蛛來說,蚓腹蛛是寄生蟲——牠們不會自己結網,卻侵佔其他蜘蛛網,並盜取纏在網上的獵物;在極端情況下蚓腹蛛更會殺死網的主人。

不過蚓腹蛛來到夏威夷之時,當地並無太多其他蜘蛛網可讓牠們寄生,牠們被逼開拓新的棲息環境。最終,夏威夷群島上演化出三大類共 15 種蚓腹蛛:白色居於淺色地衣之上、金色居於葉底之下,以及深色住在枯萎樹葉或苔蘚中的蚓腹蛛。

夏威夷四島找到的蚓腹蛛可根據顏色分為三大類。
Gillespie, R.G. & et al. (2018).

夏威夷四島找到的蚓腹蛛可根據顏色分為三大類。
Gillespie, R.G. & et al. (2018).

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這種被稱為「適應輻射 (adaptive radiation) 」的現象,早就被演化論之父達爾文記錄。當年他在加拉巴群島,發現 14 種達爾文雀因為不同食物來源演化出不同喙的形狀,發現亦啟發達爾文提出天擇 (natural selection) 理論。然而,時至今日演化學家對當中機制怎樣出現未有完全了解。而夏威夷各島比加拉巴群島地理上更為隔離,當地物種有更多更明題的生物多樣性。

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由柏克萊加州大學演化生態學家 Rosemary Gillespie 領導的團隊於夏威夷四大島歐胡、考艾、毛伊以及主島搜集蚓腹蛛樣本,以了解該物種的多樣性。原本團隊估計相同顏色的蚓腹蛛即使因各島隔離,在基因上也應較為接近。

不過經基因檢測後,團隊發現假設是錯誤的,同島蚓腹蛛不論顏色才是較為親密的物種,顯示各島的蚓腹蛛均來自一個共同祖先,然後因應島上環境各自重覆地演化出白色、金色與深色的保護色;而這種演化更是可以預測的。團隊指,由於夏威夷群島是按時序形成,所以估計蚓腹蛛的「適應輻射 」首先在 500 萬年前形成的考艾島出現,然後蚓腹蛛逐步在歐胡、毛伊以及只有 100 萬年歷史的主島繁衍。

Gillespie 指這種可預測的演化進程非常罕見,發現亦與 2004 年 Gillespie 另一份研究結果吻合。該研究指夏威夷另一蜘蛛長腳蛛 (Tetragnatha) 在各島嶼上有與蚓腹蛛相似的「適應輻射 」。

有份參與是次研究的柏克萊學者 George Roderick 指,研究提供到一些生物多樣性起源的線索,同時突顯出保育各種不同生態環境的重要性。未有參與研究的加拿大演化生物學家 Dolph Schluter 則指,很多學者都認為食物競爭是主要演化因素,但是次研究顯示保護色可能是更為重要的演化指標,而這個指標更有機會導致重覆性的演化。研究現已刊於 Current Biology

來源:
UC Berkeley News, How brightly colored spiders evolved on Hawaii again and again … and again, 8 March 2018
Science, Why does evolution sometimes repeat itself? Spider-eating spiders may hold the answer, 8 March 2018

報告:
Gillespie, R.G., Benjamin, S.P., Brewer, M.S. & et al. (2018). Repeated Diversification of Ecomorphs in Hawaiian Stick Spiders. Current Biology published online 8 March 2018. doi: 10.1016/j.cub.2018.01.083

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

 

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