生命可能“找到出路”，但生物的进化过程并非整洁有序。新物种的诞生不像每一代都添加直线那样形成一个整齐的家谱，现实中的过程要复杂得多。对亚马逊地区一种蝴蝶属的最新研究表明，这些进化谱系可能有多么纠缠不清。一些物种之间的杂交可以产生在基因上与两个亲本物种及其早期祖先都不同的新蝴蝶物种。研究结果发表在 4 月 17 日的《自然》杂志上。
第三个杂交种
在这项研究中，研究小组重点研究了分布在中美洲和南美洲的色彩鲜艳的豹纹眼蝶属（Heliconius genus）。由于该类群翅膀图案变化多样，它们是研究蝴蝶翅膀图案如何进化的常用模型。在 1861 年写给查尔斯·达尔文的一封信中，博物学家亨利·沃尔特·贝茨将亚马逊发现的豹纹眼蝶描述为“一窥大自然制造新物种的实验室”。
为了更深入地了解豹纹眼蝶的进化，研究小组在这项新的研究中利用了全基因组测序的力量。所有生物都有由四种核苷酸碱基——腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和鸟嘌呤——组成的 DNA。如果你知道碱基的序列，你就可以识别出生物体独特的 DNA 指纹，称为模式。测序可以确定这些模式，而实验室中的全基因组测序可以在一个过程中确定这些碱基的顺序。
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全基因组测序表明，在大约 180,000 年前，Heliconius melpomene 和今天的豹纹眼蝶（Heliconius pardalinus）祖先之间发生了一次杂交事件。这次事件产生了一个名为 Heliconius elevatus 的第三个杂交物种。尽管 H. elevatus 是由杂交产生的，但它也是一个独特的蝴蝶物种，并拥有自己独特的特征。这些特征包括颜色图案、翅膀形状、飞行特性、求偶选择方式等等。这三个独特的物种现在共同生活在亚马逊的广大地区，这进一步证明了杂交后代并非像以往认为的那样总是无法繁殖。
“历史上，杂交被认为是一件坏事，在进化方面并不特别重要，”研究合著者、哈佛大学生物学家尼尔·罗瑟（Neil Rosser）在一份声明中说。“但基因组数据显示，事实上，物种间的杂交是普遍存在的。在过去的 10 到 15 年里，在杂交和进化的重要性方面已经发生了范式转变。”
一个进化上的惊喜
据研究团队称，这可能会改变我们看待物种和物种形成的方式。科学家们普遍认为，杂交会阻碍新物种的产生。杂交生物通常不健康或不育，无法繁殖，尤其是当它们带有两种不同的性染色体时。大多数物种并非完全独立的单元，而是会大量交换 DNA，可以被认为是“非常具有渗透性”的。正在进化的物种实际上在不断地交换基因，这可以触发新谱系的进化。
“通常，物种被认为是生殖隔离的。它们无法产生可育的杂交后代，”研究合著者、哈佛大学生物学家詹姆斯·马利特（James Mallet）在一份声明中说。
对于豹纹眼蝶来说，情况有所不同。它们表明，杂交不仅在发生，而且本身就推动了一个新物种的进化。虽然现在有物种间杂交的证据，但要证实杂交是否参与了物种形成一直很困难。
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“问题是：你如何将两个物种合并，并从中产生第三个物种？”马利特说。
这项新研究为科学家们理解杂交和物种形成在进化中的作用提供了下一步。它也可能在地球的生物多样性危机中发挥作用，因为在遗传层面上全面理解“物种”的真正含义对于保护至关重要。它也可能有助于理解某些疾病的传播媒介。多种蚊子传播疟疾，虽然它们密切相关，但我们仍然不知道它们如何相互作用或产生像豹纹眼蝶那样的杂交后代。
正如进化本身一样，随着生物学家对构成物种的真正要素了解得越多，这个研究领域将只会不断被解开。
