充满活力的鸟类羽毛可以告诉我们进化如何发挥作用

亚利桑那大学领导的研究团队已经证明，进化是由社区内的物种互动驱动的。

所有生物都存在于社区内，在那里他们依赖于其他物种提供的资源或服务。随着社区成员的变化，物种依赖和分享的产品也会发生变化。已故的乔治盖洛德辛普森是UA的地球科学教授，也是上个世纪最具影响力的进化思想家之一，他提出这些波动的依赖关系应该决定进化的速度。

UA生态学和进化生物学教授亚历山大巴德亚耶夫说，这个理论一直很难被测试，因为物种相互作用无处不在，也是短暂的。但他和他的团队认为他们通过研究在鸟类中产生颜色多样性的生化途径的进化找到了一种方法。

巴德亚耶夫和他的合着者表明，生物化学过程在鸟类中的结构方式是理解物种如何获得并失去对社区中其他人的依赖的关键。因此，这决定了物种多样化和进化的速度。这项于本月早些时候在Nature Communications上发表的新研究证实了这一预测，并揭示了显示其工作原理的机制。

巴德亚耶夫研究了鸟类将膳食类胡萝卜素转化为从视觉到免疫系统到羽毛色素沉着等所有必需分子的途径的演变。

该团队包括本科生和研究生，以及Badyaev实验室的博士后研究员，在近300种鸟类中建立并测试了数千种类胡萝卜素生化途径的结构。然后，他们探讨了过去五千万年来这些途径的变化。

“类胡萝卜素对多种功能的重要性与鸟类无法自己制造类胡萝卜素形成鲜明对比，”巴德亚耶夫说。“因此，从单一食物来源获取其膳食类胡萝卜素的物种受到来源消失的挟持。”

该解决方案存在于生物化学途径的结构中，其中相同的分子可以通过不同的膳食类胡萝卜素互换产生。这不仅可以使物种在环境波动的情况下可靠地接收其必需的类胡萝卜素，还可以让鸟类探索更多的生化途径。巴德亚耶夫称之为“内化控制”。

“想想用一根绳子悬挂在悬崖上。用一根绳子，如果它消失了，你就死了。如果你有两根绳子就失败了，你就可以活下去了。但是有第三条安全绳可以让你有足够的稳定性来制造出一些东西前两个 - 就像一个梯子 - 因此在稳定性持续时控制你的轨迹，“巴德亚耶夫说。

他的研究小组发现，当物种通过利用多种类胡萝卜素来临时内化对其类胡萝卜素生产的控制时，它们以极高的速度进化并产生一些世界上最奢华的鸟类。

“但是当你这样做的那一刻，你就会受到新的外部控制的影响，然后循环就会重复，”他说。“这是因为外部控制的收益和损失都以相同的频率发生。”

这项研究建立在达尔文的自然选择进化理论和辛普森的观点之上，即有机体的进化依赖于社区中的其他人。“它显示了适应和进化变化如何在机械上相互联系，”巴德亚耶夫说。“这表明为什么获得和失去内部控制是进化的一个关键特征。”