为达尔文雀播放歌曲有助于确认环境变化与新物种出现之间的联系

他们说事后诸葛亮是20/20，虽然生态物种形成理论（认为新物种的出现是对生态变化的反应）似乎在回顾中成立，但迄今为止很难通过实验证明。

在发表于的研究中科学来自马萨诸塞大学阿默斯特分校的生物学家在达尔文雀（厄瓜多尔加拉帕戈斯群岛的著名居民）中发现了生态与物种形成之间的关键联系。

之前对这些鸟类的研究表明，鸟类的喙能够适应不断变化的生态环境，并且喙的变化会影响鸟类的歌唱方式。但是，直到这篇论文发表之前，还没有人能够通过实验证明这种变化推动了新物种的出现。这一发现的创新关键是什么？未来雀类的幽灵。

这项新研究表明，喙驱动的歌曲本身的变化可以影响物种识别，从而推动物种分离。

“我从 25 年前开始研究这些鸟类，”麻省大学阿默斯特分校生物学教授、该论文的资深作者杰弗里·波多斯 (Jeffrey Podos) 说道。 ”在我的第一篇出版物中关于雀类，早在 2001 年，我就表明达尔文雀的喙的变化会导致它们所唱歌曲的变化，我推测，因为达尔文雀使用歌曲来吸引配偶，那么与喙进化相关的变化或许可以催化生态物种形成。”

但是，当时波多斯没有确凿的实验证据来证明他的假设，即环境驱动的喙形状变化正在推动新雀类物种的出现。

部分困难在于，物种形成是一个历史过程，这使得记录变得很困难。能够亲眼目睹它的发生就像在瓶子里捕捉闪电一样。作为一种解决方法，波多斯设计了一项基于模拟的实验研究，并且他有一些有用的线索可以利用。

例如，他知道喙要么可以进化得强大以压碎坚硬的种子，要么可以保持更脆弱，从而实现更精细的歌唱所需的更快的运动。波多斯说：“像沼泽麻雀那样，需要严格的运动表现才能唱出复杂的歌曲，而大而有力的喙太笨重，无法管理所需的动作。”

由于更广泛的生物学界对达尔文雀的喙由于不同的环境变化而发生的确切变化进行了数十年的定量研究，波多斯意识到他可以模拟喙在未来将如何变化。

在这种情况下，他选择干旱作为生态驱动因素，而干旱往往会选择厚喙雀。他还知道，他可以预测并模拟雀类的歌声，因为它们在未来连续发生的干旱中会发生变化。

“本质上，我们设计了未来雀类的叫声，”波多斯说。

一般来说，喙越厚，歌曲越慢，频率带宽越窄。预计随后的每次干旱都会使喙变得越来越厚，这将进一步减慢速度并减少歌曲的带宽。

最后，波多斯和他的团队回到了达尔文中地雀的特定种群，并向它们播放了未来地雀的叫声。

“我们发现，即使模拟歌曲发生了相当于三场干旱事件的变化，雀类对我们修改后的叫声的反应也没有变化，”该论文的合著者凯蒂·施罗德 (Katie M. Schroeder) 说，她在 2017 年参与了这项研究。她在麻省大学阿默斯特分校的 Podos 指导下接受了博士学位培训。 “但到了六次干旱事件后，它们发生了很大的变化，以至于雀类几乎没有任何反应。”

这些发现表明，由于喙和歌曲之间的联系，完全达尔文的中地雀可能会进化以应对加拉帕戈斯六次主要干旱。

“我们的这不是一场概念革命，”波多斯说，“而是对生态物种形成及其合理性的实证、实验证实。”