《PNAS》推翻长期假设：南美洲犬科动物的真正起源

研究人员推翻了长期以来的假设，他们发现，一个在不到400万年前进入南美洲的类狗物种导致了今天所有的犬科动物物种。在进化时间的一眨眼的200万年里，所有现存的10个物种和一些现已灭绝的物种都从最初的种群进化而来。这项研究表明，在几乎没有竞争的环境中，新物种的出现和地理分布是多么迅速。

　　

 

研究人员发现，鬃狼（maned wolf）是南美洲最高、腿最长的犬科动物，与最矮的丛林犬关系最为密切。    

南美洲的犬科动物种类比地球上任何地方都要多，由加州大学洛杉矶分校领导的一项令人惊讶的新基因组分析显示，所有这些像狗一样的动物都是从350万到400万年前进入南美洲的一个单一物种进化而来的。长期以来，科学家们一直认为这些不同的物种起源于多个祖先。

更令人吃惊的吗?最高和最短的物种是最接近的物种。

在过去的几千年里，一些关键的基因突变导致南美犬科动物在身高、体型和饮食方面迅速出现极端的变化，这些基因突变是通过人工选择育种引入的，从而产生了一种更常见的犬科动物——家犬——令人震惊的多样性。

这项研究发表在PNAS，展示了新的食肉动物物种在缺乏竞争的环境中进化和传播的速度，并为保护受到威胁和濒危的南美洲犬科动物提供了指导。

狗和狼家族的十种犬科动物生活在今天的南美洲。其中七种是狐狸，三种更不寻常:短耳犬、灌木丛犬和鬃狼。

多年来，科学家们一直有一个理论，关于南美洲是如何成为如此多种类犬科动物的家园。在大约300万年前，被称为巴拿马地峡(Isthmus of Panama)的火山带上升到海平面以上，允许动物在大陆之间自由移动之前，这片大陆上很少有胎盘哺乳动物，也没有祖先的犬科动物。如此多的物种从单一祖先进化而来的时间实在是太短了，所以科学家们认为，多种犬科动物在不同的时间进入了地峡，产生了现存的和现已灭绝的物种。

为了了解这些物种是如何相关的，多久以前，通过什么遗传机制，他们分化了，加州大学洛杉矶分校的博士生丹尼尔·查韦斯，现在是亚利桑那州立大学的博士后研究员，和加州大学洛杉矶分校的进化生物学教授罗伯特·韦恩对所有10种现存的南美洲犬科动物的31个基因组进行了测序。他们通过研究这些物种之间基因突变的位置、数量和类型来追踪它们之间的进化关系。

令人惊讶的是，基因数据表明，在350万至390万年前——地峡完全上升之前——出现了一个单一的犬科动物祖先种群，大约包括11600个个体。研究人员说，这些祖先一定是通过新开发的巴拿马走廊向南迁徙的，当时那里只是一片狭长的稀树草原，大多数人口无法通过。

Chavez说:“我们发现，所有现存的犬科动物都来自安第斯山脉东部进入南美洲的单一入侵。到100万年前，已经有很多犬科动物，但由于基因流动，它们在基因上不是很明显，当种群很容易杂交时，基因流动就会发生。”这些物种很快遍布整个南美洲，包括安第斯山脉西部的狭长地带，适应不同的环境，在基因上变得更加独特。研究人员发现，今天的10个物种都出现在100万至300万年前。他们还发现，鬃狼是南美洲最高、腿最长的犬科动物，也是唯一一种主要吃水果的犬科动物，而最矮的灌木狗比狼和非洲野狗更依赖肉类，它们是最接近的犬科动物。调节腿长基因的变化是造成身高差异的原因。

Chavez说:“还有许多其他现已灭绝的超级食肉动物与丛林犬有关。也许它们体型更大，所以为了竞争，灌木丛狗的祖先变小了，而鬃狼变高了，最终停止了争夺肉的竞争。”

这种通过自然选择迅速而极端的物种形成，类似于通过人类人工选择迅速发生的家养狗的巨大分化。

“南美犬科动物是野生动物王国里的家犬，它们的腿长和饮食变化很大，这些变化发生得非常快，大约发生了100到200万年。这与我们对狗所做的很自然地相似。这一切的发生是因为南美洲没有这种食肉动物。猎物很多，没有大型或中型食肉动物可以与之竞争。在这个空旷的生态位，大自然允许如此快速的辐射。”

这些发现还阐明了物种和已识别基因之间的关系，有助于拯救受栖息地丧失和气候变化威胁的物种。

“达尔文狐目前只生存在智利沿海的一个岛屿和大陆上非常小的地区，这是保护需要的一个很好的例子。我们已经证明，在基因组水平上，物种之间的变异存在巨大差异，最濒危的物种具有非常低的变异水平和可能有害的基因。我们可以通过深思熟虑的圈养繁殖计划来拯救小种群。”