西南澳生物多样性热点揭示植物超富集进化的新型宏观演化路径

专业推荐语 本研究通过22个植物类群（4289物种）的系统发育分析，揭示西南澳大利亚(SWA)生物多样性热点形成的新型宏观演化路径：该区域以低物种形成/灭绝速率、渐衰的物种形成趋势、高同域物种形成比例（反映生态位饱和）及始新世以来无大灭绝事件为特征，符合"博物馆模型"。相比东南澳(SEA)类群后E-O边界（34 Ma）的快速辐射，SWA通过古老类群的长期稳态积累实现超富集，为全球生物热点演化机制提供了全新范式（OCBIL理论支持）。

　　

专业内容归纳

摘要核心

本研究首次基于22个澳大利亚温带植物类群（14科4289物种）的密集采样系统发育数据集，通过多模型比较（BAMM/GeoHiSSE/DREaD等），揭示西南澳大利亚(SWA)生物多样性热点的超富集源于独特的宏观演化路径：低且渐衰的物种形成速率、近乎零的灭绝速率、高比例同域物种形成（>42%）及始新世以来无大灭绝事件，显著区别于东南澳(SEA)的后E-O边界辐射模式。

材料与方法创新

1. 数据构建

   • 整合22个时间校准系统发育树（采样度43-100%），覆盖SWA/SEA区域75%的温带植物多样性（5716物种中的4289种）
   • 基于IBRA生物区划定义地理范围，聚焦硬叶植被关联类群
   • 使用BEAST v2.4.7进行贝叶斯定年（GTR+I+G模型，化石/二次校准点见表S3）

2. 关键分析

   • 辐射转变检测：BAMM v2.5.0评估多样化速率偏移（考虑采样偏差）
   • 地理依赖性：GeoHiSSE v1.9.6测试36种范围依赖模型
   • 物种形成模式：DREaD模型量化同域/异域物种形成比例（50km²缓冲区划定物种分布）
   • 灭绝事件：CoMET分析（tess v2.1.0）评估E-O边界/更新世灭绝脉冲

核心发现

1. 多样化动态差异

   • SWA特征：仅7%（1/15）类群有新近辐射转变（ Haemodoraceae科Conostylis属），显著低于SEA（20%，3/15）及广布类群（60%，3/5）
   • 物种形成速率：SWA平均末端速率（λ=0.18种/百万年）显著低于SEA（λ=0.22种/百万年）（P<0.01）
   • 演化轨迹：68.8% SWA类群显示物种形成速率递减趋势，而46.2% SEA类群呈递增（图4a）

2. 物种形成模式

   • 同域主导：SWA类群中同域物种形成占比最高（mnL/NN模型均>42%）
   • 异域主导：SEA类群以异域物种形成为主（NN模型达62.5%）

3. 历史灭绝影响

   • E-O边界事件：所有SEA现存类群起源均晚于34 Ma（图5），支持SEA古生物群受E-O灭绝重塑
   • 灭绝缺失：CoMET检测未发现SWA在E-O边界后有大灭绝事件

4. 机制解析

   • 博物馆模型验证：SWA通过古老类群（如白垩纪起源）的长期积累实现超富集
   • 生态位饱和：高同域物种形成比例反映SWA生态位竞争加剧（密度依赖性多样化支持）
   • 地质稳定性：澳大利亚大陆缺乏新生代晚期剧烈环境脉冲事件，促成SWA稳态演化

讨论与意义

1. 理论突破

   • 首次证实超富集热点可通过"低速率稳态积累"路径形成（非传统辐射模式）
   • 支持OCBIL理论：古老气候缓冲贫瘠景观（如SWA）促进深层演化遗产保存

2. 全球热点对比

   • 区别于新生代热点：SWA无安第斯山/喜马拉雅等造山带相关的近期辐射信号
   • 类OCBIL区差异：不同于新喀里多尼亚/南非好望角等地的近期组装，SWA展现真正深层持续演化

3. 保护启示

   • SWA 33%植物为濒危物种，其独有演化路径突显保护紧迫性
   • 地质稳定区的"博物馆式"生物多样性对气候变化更敏感

结论

西南澳生物热点代表宏观演化新范式：通过古老类群（>34 Ma）在低干扰稳态环境中的长期积累，以低物种形成率、高同域成种和零灭绝脉冲实现植物超富集。该路径颠覆了"高多样化率驱动热点形成"的传统认知，为全球生物多样性演化机制提供关键拼图。