生命科學

百變慈鯛

彩虹般的華麗色澤和紋路、千變萬化的體態和嘴形,卻都擁有外星怪物般的喉內尖牙!慈鯛經歷了驚人的快速演化,秘訣就藏在牠們的基因裡。

撰文/梅爾(Axel Meyer)
翻譯/王心瑩
2016-01

生命科學

百變慈鯛

彩虹般的華麗色澤和紋路、千變萬化的體態和嘴形,卻都擁有外星怪物般的喉內尖牙!慈鯛經歷了驚人的快速演化,秘訣就藏在牠們的基因裡。

撰文/梅爾(Axel Meyer)
翻譯/王心瑩
2016-01


重點提要
■慈鯛科的魚類是正式記錄中最多樣化的脊椎動物,總共超過2500個物種。
■科學家最近針對好幾種慈鯛的基因組進行定序,並且發現牠們的基因組顯現出好幾種特性,可能加快這個類群的演化速度。
■還有其他的基因組性狀,或許可解釋慈鯛為何一再各自獨立演化出相同的適應現象。


非洲的維多利亞湖是演化論最大規模的實驗基地之一。這個水域一開始只棲息著單一譜系的慈鯛科(cichlid)魚類,後來卻衍生出令人眼花撩亂的形態。就像達爾文的著名發現,南美洲的地雀(finch)在加拉巴哥群島演化出差異極大的嘴喙形狀和嘴喙大小,以攝食當地各種不同的食物;這些慈鯛也很類似,表現出的輻射適應(adaptive radiation),足以列入教科書當範例,藉以描述一個譜系如何演化出大量物種:牠們演化出各種特化構造,扮演許多不同的生態角色。不過,維多利亞湖慈鯛演化的驚人速度和多樣性,都遠遠勝過達爾文的地雀,今日有超過500種慈鯛只生活在那裡,而且全是在1萬5000~1萬年前,也就是短短5000年間演化出來;相較之下,達爾文的地雀卻足足花了好幾百萬年才演化出14種。


維多利亞湖並非當地慈鯛唯一的家園,非洲還有其他熱帶淡水湖泊和河流孕育著各自的慈鯛,另外在美洲和印度次大陸的南端也有。總的來說,估計慈鯛科包含了超過2500個物種,其中有一些經過養殖成為我們的食物,例如吳郭魚;大多數慈鯛有漂亮外形和有趣的親代撫育行為,因而受到水族愛好者青睞,例如圖麗魚和孔雀魚;很多種慈鯛甚至尚未獲得正式描述。慈鯛棲息的湖泊裡也有其他科魚類,但是只有慈鯛奮力特化出這麼多樣的物種,而且演化速度非常快。單就物種數目來說,確實沒有其他脊椎動物能與之匹敵,也沒有那麼多樣化的體型、顏色和行為。同時,演化也經常在這些魚類身上反覆發生,即各自獨立的慈鯛譜系都演化出好幾種相同的適應現象,這種趨勢令人十分好奇。


長久以來,我和其他科學家對於慈鯛的多樣化驚歎不已,很想知道究竟是什麼因素讓這個類群分化成這麼壯觀的樣貌。近年來,基因組定序技術大有進展,讓我們能夠澈底研究慈鯛的DNA。我們距離完全解答這個謎團還很遠,不過目前已在慈鯛基因組內找到一些特性,說不定就是引導牠們快速多樣化,並且一再演化出某些性狀的關鍵。而我們探索慈鯛異常成功的遺傳基礎時,也得以一窺驅動演化的因素,這些深入的探索有助於研究人員解開生物演化起源的奧秘。