加拉帕戈斯群岛长期以来一直是进化生物学的典范,自从查尔斯·达尔文于1835年乘坐小猎犬号顺道来访,并收集了一堆他最初误认为是麻雀、啄木鸟、雀类和一只山雀的鸟类。结果,它们都是雀类,只是喙的形状因进化而不同,以适应不同的菜单。这个小误会成了自然选择的关键证据,而群岛自此一直炫耀着这一点。

现在,150多年后,一个国际研究团队——包括挪威科技大学(NTNU)、皇家植物园邱园、加州大学戴维斯分校和查尔斯·达尔文基金会等机构的人员——发现加拉帕戈斯巨型雏菊( Scalesia 属)正在玩和雀类一样的把戏:快速且重复地进化,但有一个会让达尔文挑眉的转折。

Scalesia 植物从南美大陆抵达,已经多样化成从低矮灌木到高耸树木的物种,叶子从大而光滑到小而深裂。深裂叶被认为有助于植物应对炎热干燥的条件,减少水分流失和散热。但这一适应背后的遗传机制一直是个谜——直到现在。

通过测序所有已知 Scalesia 物种的完整基因组,研究人员发现深裂叶在家族树的不同分支中独立进化了多次。关键来了:每次都是通过不同的基因实现的,尽管这些基因都属于同一个叶片发育网络。这就是平行进化在起作用——大自然多次找到相同的解决方案,但通过不同的遗传途径到达那里。

“进化似乎不是由一个‘主基因’控制,而是利用整个相互作用的基因网络,调整不同组件以产生相似的结果,”第一作者、邱园研究员瓦内萨·比克说。

这项发表在《自然通讯》上的研究还表明,Scalesia 的进化远未结束。许多种群显示出巨大的遗传差异,并且已经隔离了很长时间,这意味着新物种可能正在形成。研究人员认为,这些不同的谱系应该被视为独立的保护单位——因为如果你要保护进化的热门金曲,你也需要保护所有的混音版。

这项研究还提供了对适应性辐射的罕见详细观察,即一个祖先物种迅速产生大量特化形式。而这一切始于达尔文的植物收藏——其中78种被证明是新物种,包括四种 Scalesia。所以下次你在加拉帕戈斯时,记住:植物和鸟类一样擅长进化,而且它们有遗传证据来证明这一点。