宾夕法尼亚州立大学 斑点蝾螈是一种遍布美国东部的物种，它们在春天回到临时池塘繁殖
荣誉:西恩·吉利，宾夕法尼亚州立大学 根据宾夕法尼亚州立大学生物学家领导的一项新研究，两种相反的进化力量解释了宾夕法尼亚州池塘中斑点蝾螈卵块的两种不同颜色
了解维持野生种群生物多样性的过程是生物学中的一个核心问题，这可能让研究人员预测物种将如何应对全球变化
斑点蝾螈(斑蝥蝾螈)是一种遍布美国东部的物种，春天回到临时池塘繁殖
雌性蝾螈以卵块的形式产卵，卵块要么是不透明的白色，要么是完全透明的
雌性一生中产下相同颜色的卵块，但尚不清楚是什么导致了不同的颜色，或者这些颜色中的任何一种是否给卵带来了优势——例如，如果一种颜色对捕食者来说不太明显
“我们通常认为进化运行了数百年或数千年，但实际上，系统中起作用的进化过程可以影响每一代动物，”西恩·吉利说，他是宾夕法尼亚州立大学埃伯利博士后研究员，也是研究小组的组长
“在这项研究中，我们重新调查了最初在20世纪90年代初进行研究的池塘，这给了我们一个独特的机会来探索形成我们今天看到的两种卵块颜色类型或形态频率的进化过程
" 吉瑞重新调查了宾夕法尼亚州中部的31个池塘网络，记录了蝾螈卵块的颜色以及每个池塘的环境特征
这些池塘最初是在1990年和1991年由当时的宾夕法尼亚州立大学生物学教授比尔·邓森和他的学生调查的
这项新研究发表在4月14日的《生物学通讯》杂志上
研究小组发现，在过去的三十年里，蝾螈的种群数量和池塘化学成分保持稳定
当在整个地区进行平均时，每个鸡蛋颜色变化的总体频率也保持不变——1990年和2020年大约70%的蛋清质量——但在许多情况下，单个池塘中的频率发生了巨大变化
“从单个池塘的规模来看，这是一个极其动态的系统，”吉利说
“他们不只是达到一个频率，然后呆在那里
通过关注单个池塘而不仅仅是整个地区，我们可以梳理出是什么驱动了这些种群频率的变化
在这种情况下，我们发现了两个相反的进化过程——选择和漂移
" 根据一项新的研究，两种相反的进化力量有助于解释为什么我们在宾夕法尼亚州中部的池塘里看到两种不同颜色的斑点蝾螈卵块
卵块要么是完全透明的，要么是不透明的白色
学分:康涅狄格大学马克·厄本 研究人员发现了一种叫做基因漂移的进化过程的强烈特征，这种进化过程会导致变形频率因机会而改变
在小群体中，漂移更有可能产生重大影响，例如其中一种变异完全消失
正如漂移所预期的那样，研究人员发现，在卵量较少的池塘中，每次变形的频率变化更为显著
“然而，没有一个池塘完全转移到一个或另一个变形，这表明其他事情也可能正在发生，”吉利说
“我们发现，20世纪90年代极端情况下的池塘——有高频率的清澈或高频率的白色卵块——变得不那么极端，转向该地区的总体平均值
这支持了“平衡选择”在这个系统中运行的观点
" 平衡选择是一种自然选择，有助于保持群体中的多种特征或形态
根据吉利的说法，平衡卵块颜色选择的一个可能的解释是，池塘中罕见的变形——不管实际颜色如何——都有优势，这将导致罕见的变形变得更加普遍
另一种可能性是，白色形态在某些池塘中有优势，而透明形态在其他池塘中有优势，蝾螈在池塘之间的移动导致两种形态的持续
“最终，我们发现这两个进化过程之间存在紧张关系，基因漂移可能导致这个系统多样性的减少，并平衡选择来维持它，”吉利说
研究人员目前正在调查宾夕法尼亚州外池塘中的卵块，以探索其他地区的变形频率是否不同，以及这些进化过程是否在更大范围内以相同的方式运行
“虽然我们在这项研究中没有看到卵块颜色和环境特征之间的关系，但更大范围的环境特征可能会驱动每个区域的最佳频率，”吉利说
“通过观察一个更大的范围，我们可以更好地了解是否存在区域最优解，以及它们是如何维持的
理解维持生物多样性的过程可能最终帮助我们预测野生动物将如何适应我们不断变化的世界
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