摘要：自然生态系统是错综复杂的网络，物种可以直接相互作用，就像捕食者和猎物一样，或者通过一系列环境效应相互影响。但是这些间接的相互作用能强大到足以永久改变一个物种的基因构成吗？根据JGU美因茨约翰内斯古腾堡大学生物和分子进化研究所的研究人员，答案是肯定的。

Martin Schä fer博士从其中一个测试池中提取水样。鸣谢:Christoph Walcher

自然生态系统是错综复杂的网络，物种可以直接相互作用，就像捕食者和猎物一样，或者通过一系列环境效应相互影响。但是这些间接的相互作用能强大到足以永久改变一个物种的基因构成吗？根据JGU美因茨约翰内斯古腾堡大学生物和分子进化研究所的研究人员，答案是肯定的。

在PNAS发表的一项研究中，一个国际团队证明了间接生态效应可以推动水生群落的快速进化。

“我们表明，陆地上的蚜虫影响了小型水生甲壳动物水蚤的进化，尽管这两个物种从未接触过，”JGU的许淑清教授博士说，他与瑞士联邦水生科学和技术研究所(Eawag)、巴塞尔大学和克莱姆森大学合作领导了这项研究。

“整个相互作用是由一系列物种相互作用和共享环境介导的，突出了一个至关重要但经常被忽视的因素，进化机制."

研究人员在Eawag的实验池塘设施中使用了各种人工池塘，每个池塘的容量为15，000升水。在测试池中，他们添加了以浮萍为食的空气传播的蚜虫。

蚜虫对浮萍的侵扰程度越大，浮萍的繁殖就越低，结果，就有更多的光能够穿透池塘。

这导致了池塘水蚤(水蚤)以藻类为食，它们也与浮萍争夺光和营养。

“尽管蚜虫和水蚤在不同的栖息地生活，但它们可以间接影响彼此，”许教授解释说。

研究小组对蚜虫的活动如何影响水蚤特别感兴趣。他们每两周采集一次水样，并分析温度、营养和氧气水平等参数。此外，他们记录了蚜虫、浮萍、藻类和水蚤的浓度。

“我们收集了池塘变化的连续记录。在我们实验的第二年，我们记录了水的增加跳蚤Eawag水生生态系进化生态组组长Christoph Vorburger教授指出:“由于藻类的生长得到了改善，人们获得了更多的营养。”。

为了追踪水蚤的进化变化，研究人员比较了对照池塘和蚜虫池塘中水蚤的基因组序列。

“我们在许多基因组位置上发现了明显的差异，”许教授团队的前组长、现为美国克莱姆森大学助理教授的Antonino Malacrinò教授补充说

“测试池和对照池中水蚤的进化朝着两个不同的方向发展——这种影响归因于蚜虫的存在和不存在。”

研究人员还研究了昆虫引起的进化效应是否会导致水蚤对环境做出相应的适应。为此，他们将每个试验池塘中的水蚤转移到对照池塘中，反之亦然。他们观察到来自“蚜虫池塘”的水蚤在对照池塘中不适应。

另一方面，来自对照池塘的水蚤对适应蚜虫池塘的条件没有困难。“水蚤对蚜虫环境的适应是有代价的，”徐教授团队成员马丁·谢弗博士总结道。

研究人员还观察了水生群落的变化是否对蚜虫产生了反馈效应。他们发现温度的升高，营养物和水蚤浓度的增加，对环境有积极的影响蚜虫人口。

这些发现将促使人们从根本上重新思考进化生物学这是一个历史上一直关注直接相互作用而很大程度上忽略间接影响的领域。

“我们现在已经能够第一次直接证明，实际上没有接触的物种可以影响彼此的进化，”许教授说。

“如果研究继续对这一因素关注不够，将很难将实验室发现应用于现实世界的生态系统。例如，孤立地研究陆地和水生生态系统显然过于简单化。”

许教授强调说，这项研究只有通过强有力的国际合作才有可能完成。最初的概念是由他在美因茨的浮萍专家团队开发的。巴塞尔大学的同事们贡献了他们在水蚤方面的领先专业知识，而Eawag团队则提供了水生系统方面的基本知识。

来源：小齐的科学讲堂