為達爾文雀播放歌曲有助於確認環境變化與新物種出現之間的聯繫

他們說事後諸葛亮是20/20，雖然生態物種形成理論（認為新物種的出現是對生態變化的反應）似乎在回顧中成立，但迄今為止很難透過實驗證明。

在發表於的研究中科學來自麻薩諸塞大學阿默斯特分校的生物學家在達爾文雀（厄瓜多爾加拉帕戈斯群島的著名居民）中發現了生態與物種形成之間的關鍵連結。

先前對這些鳥類的研究表明，鳥類的喙能夠適應不斷變化的生態環境，並且喙的變化會影響鳥類的歌唱方式。但是，直到這篇論文發表之前，還沒有人能夠透過實驗證明這種變化推動了新物種的出現。這項發現的創新關鍵是什麼？未來雀類的幽靈。

這項新研究表明，喙驅動的歌曲本身的變化可以影響物種識別，從而推動物種分離。

「我從 25 年前開始研究這些鳥類，」麻省大學阿默斯特分校生物學教授、該論文的資深作者傑弗裡·波多斯 (Jeffrey Podos) 說道。 」在我的第一篇出版品中關於雀類，早在 2001 年，我就表明達爾文雀的喙的變化會導致它們所唱歌曲的變化，我推測，因為達爾文雀使用歌曲來吸引配偶，那麼與喙進化相關的變化或許可以催化生態物種形成。

但是，當時波多斯沒有確鑿的實驗證據來證明他的假設，即環境驅動的喙形狀變化正在推動新雀類物種的出現。

部分困難在於，物種形成是一個歷史過程，這使得記錄變得困難。能夠親眼目睹它的發生就像在瓶子裡捕捉閃電一樣。作為一種解決方法，波多斯設計了一項基於模擬的實驗研究，並且他有一些有用的線​​索可以利用。

例如，他知道喙要么可以進化得強大以壓碎堅硬的種子，要么可以保持更脆弱，從而實現更精細的歌唱所需的更快的運動。波多斯說：“像沼澤麻雀那樣，需要嚴格的運動表現才能唱出複雜的歌曲，而大而有力的喙太笨重，無法管理所需的動作。”

由於更廣泛的生物學界對達爾文雀的喙由於不同的環境變化而發生的確切變化進行了數十年的定量研究，波多斯意識到他可以模擬喙在未來將如何變化。

在這種情況下，他選擇乾旱作為生態驅動因素，而乾旱往往會選擇厚喙雀。他也知道，他可以預測並模擬雀類的歌聲，因為它們在未來連續發生的乾旱中會發生變化。

「本質上，我們設計了未來雀類的叫聲，」波多斯說。

一般來說，喙越厚，歌曲越慢，頻率頻寬越窄。預計隨後的每次乾旱都會使喙變得越來越厚，這將進一步減慢速度並減少歌曲的頻寬。

最後，波多斯和他的團隊回到了達爾文中地雀的特定種群，並向它們播放了未來地雀的叫聲。

「我們發現，即使模擬歌曲發生了相當於三場乾旱事件的變化，雀類對我們修改後的叫聲的反應也沒有變化，」該論文的合著者凱蒂·施羅德(Katie M. Schroeder ) 說，她在2017 年參與了這項研究。 「但到了六次乾旱事件後，它們發生了很大的變化，以至於雀類幾乎沒有任何反應。”

這些發現表明，由於喙和鳴叫之間的聯繫，完全達爾文的中地雀可能會進化以應對加拉巴哥六次主要乾旱。

“我們的這不是一場概念革命，」波多斯說，“而是對生態物種形成及其合理性的實證、實驗證實。