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在物种形成过程中，生殖隔离（reproductive isolation）的早期演化机制尚不明确。研究人员通过对 34 项实验物种形成研究进行荟萃分析，发现分歧选择可促进生殖隔离，且表型可塑性对交配前隔离屏障影响显著。这为理解物种形成提供了重要依据。
在奇妙的生命演化长河中，物种的形成一直是生物学家们热衷探索的神秘领域。生殖隔离作为物种形成的关键环节，就像是一把 “基因锁”，决定了不同种群间基因交流的界限。然而，这把 “锁” 在物种形成早期是如何逐步构建起来的，其中的奥秘却始终未被完全揭开。传统观点认为，生殖隔离主要源于种群间的遗传差异，但对于其在早期阶段的演化机制，学界存在诸多争议。比如，生态物种形成模型强调环境差异引发的分歧选择在生殖隔离演化中的重要性，而突变排序物种形成模型则认为相似选择压力下不同种群的突变顺序差异才是关键 。面对这些分歧，开展一项全面深入的研究迫在眉睫，它将有助于我们厘清生殖隔离早期演化的真实过程，填补这一领域的认知空白。
为了攻克这一难题，英国班戈大学（School of Environmental and Natural Sciences, Bangor University）、瑞典隆德大学（Department of Biology, Lund University）以及芬兰奥卢大学（Ecology and Genetics Research Unit, University of Oulu）的研究人员本杰明?J?M?贾勒特（Benjamin J. M. Jarrett）、菲利普?A?唐宁（Philip A. Downing ）和埃里克?I?斯文森（Erik I. Svensson）携手合作。他们通过精心设计的研究，对大量实验数据进行深度剖析，最终得出了一系列意义非凡的结论。这些结论不仅为生态物种形成模型提供了有力的实证支持，还揭示了表型可塑性在生殖隔离早期演化中的关键作用。相关研究成果发表在《Nature Ecology & Evolution》杂志上，为该领域的研究开辟了新的方向。
研究人员主要运用了系统文献检索和荟萃分析这两个关键技术方法。他们先依据严格的纳入标准，筛选出符合要求的实验物种形成研究文献。这些标准涵盖了研究语言、论文类型、研究对象、实验方法以及数据可用性等多个方面。随后，从这些文献中提取有关生殖隔离的关键数据，并运用特定的计算方法得出效应量（effect size）。在分析数据时，借助多种统计模型，充分考虑了物种的系统发育关系、研究设计的差异以及潜在的发表偏倚等因素，确保研究结果的准确性和可靠性。
分歧选择增加生殖隔离
研究人员通过对大量实验数据的荟萃分析发现，在不同环境中进化的种群比在相同环境中进化的种群表现出更强的生殖隔离（差异估计值 = 0.073，95% 可信区间 (Cls)=[0.037,0.103] ， pMCMC=<0.001 ）。这一结果与生态物种形成理论的预测高度吻合，意味着适应不同环境会加速种群间遗传差异的积累，进而增加那些有助于生殖隔离的等位基因与被选择等位基因之间的关联，或者使得被选择的等位基因通过多效性促进生殖隔离的形成。即使在缩小数据集，仅纳入经过共同园培养一代后估计的效应量时，这一结论依然成立（差异估计值 = 0.073，95% CI = [0.040, 0.107]， pMCMC<0.001 ） ，充分表明分歧选择促进生殖隔离的演化在多种分类群和环境中普遍存在且易于检测。
生殖隔离不随时间增加
按照传统的物种形成研究观点，随着两个种群或初始物种的分化，生殖隔离应随时间增强。但研究人员在本次研究中却得到了意外的结果。他们通过检验种群杂交类型（相同环境内或不同环境间）与进化代数之间的相互作用，发现两者之间不存在显著的相互作用（斜率差异估计值 = ?1.40×10?7 ，95% CIs = [?6.37×10?4, 5.70×10?4] ， pMCMC=0.98 ），而且进化代数对生殖隔离也没有显著影响（斜率估计值 = ?1.40×10?5 ，95% Cls=[?1.45×10?4, 1.29×10?4] ， pMCMC=0.89 ）。进一步分析那些在三个或更多时间点测量生殖隔离的研究数据后发现，平均斜率也与零没有显著差异（斜率估计值 = -0.224，95% Cls=[?1.046,0.526] ， pMCMC=0.54 ） ，不过斜率估计值倾向于负数，这暗示着在实验早期，当选择压力较强且种群对新环境适应不良时，生殖隔离可能就已迅速形成。
可塑性增加交配前生殖隔离
研究人员推测，表型可塑性（phenotypic plasticity）可能是导致上述意外结果的原因之一。他们利用研究中是否设置共同园培养一代的差异，检验了隔离屏障类型（交配前或交配后）与可塑性之间的相互作用。结果发现，可塑性与隔离屏障类型之间存在显著的相互作用。具体而言，在估计生殖隔离前未经历共同园培养一代的种群，其交配前生殖隔离的估计值显著高于经历过共同园培养的种群；而对于交配后隔离屏障，是否经历共同园培养对其估计值没有显著影响（差异估计值 = -0.173，95% CIs =[-0.346,-0.025]， pMCMC=0.034 ） 。这表明表型可塑性在促进生殖隔离的早期出现中发挥着重要作用，尤其是对于交配前隔离屏障。例如，饮食等环境因素可诱导生物体型发生形态变化，进而导致不同环境中发育的种群之间出现生殖隔离 。此外，环境诱导的其他形态特征或化学信号差异，也可能强化种群内已有的选型交配模式，从而增加种群间的生殖隔离程度。不过，这种由环境诱导的生殖隔离可能较为脆弱，一旦环境发生变化，就可能导致物种形成不完全或出现物种形成逆转的情况。
隔离屏障的演化反映宏观进化
研究人员还发现，在实验物种形成研究中，交配前生殖隔离通常比交配后生殖隔离更强（差异估计值 = 0.182，95% Cls=[0.099,0.272] ， pMCMC<0.001 ） ，这与比较分析中得出的交配前隔离屏障在物种形成过程中更早演化且通常更强的观点一致。然而，在某些分类群中，交配后隔离屏障的演化速度可能与交配前隔离屏障相当，甚至更快 。但目前关于交配后生殖隔离的估计相对较少，大多数研究主要关注交配后的结果，如寿命和繁殖力的下降等，对杂种适应性特征的估计也多在物种形成过程的后期进行。因此，明确一套在实验室和野外都能有效测量生殖隔离组成部分的标准，对于协调关注物种形成起始和完成阶段的研究至关重要。
在这项研究中，研究人员通过严谨的实验设计和深入的数据分析，揭示了生殖隔离在物种形成早期的演化机制。他们发现分歧选择能够促进生殖隔离的快速演化，表型可塑性对交配前生殖隔离有着显著贡献，而且交配前隔离屏障的演化速度快于交配后隔离屏障。这些结论不仅为生态物种形成模型提供了坚实的定量证据，还表明生殖隔离在物种形成早期的演化动态与后期存在部分差异 。尽管近期有研究指出生态物种形成可能并非物种起源的最常见机制，但本次研究结果显示，分歧选择能够迅速促使种群产生显著的生殖隔离，使这些种群有可能成为初始物种，这与生态物种形成理论相符。此外，研究还强调了表型可塑性在启动生殖隔离过程中的关键作用，不过其在维持生殖隔离方面的作用可能取决于可塑性自身的演化。未来的实验物种形成研究应进一步拓宽研究物种的范围，增加选择维度，并在多个时间点测量多种隔离屏障（包括交配前和交配后），以便更深入地理解生殖隔离在物种形成早期的演化过程。
