所有的熊都有着共同的祖先,而在熊科动物中,有两种熊的关系最近,它就是棕熊和北极熊。根据科学家们对棕熊和北极熊基因分析以及化石研究发现,它们可能是在60万年前就已经分化了,但是到了如今,它们之间依然可以杂交产下可育后代(不符合生殖隔离的定义),这究竟是怎么回事呢?我们一起来了解一下。
北极熊的由来
(资料图片仅供参考)
关于北极熊的“出身”一直以来是科学界研究的课题,因此,北极熊出现的时间也不断的在更新,起初,科学家们通过一些过渡型的化石认为北极熊是在距今约15万年前演化而来的,之后,新的研究认为北极熊至少已经出现了40万年的时间了。
不过,根据最新的DNA技术研究发现,北极熊已经出现了至少60万年的时间了,这个研究推翻了之前科学界认为的灰熊演化说。
因为之前科学家们认为灰熊,也就是生活在北美洲的一个棕熊亚种是由西伯利亚地区的棕熊在距今约10万年前迁徙到这里演化而来的,而且,北极熊依然与灰熊没有生殖隔离,它们是可以正常的杂交产下可育后代- 灰北极熊 的。
所以,科学家们认为灰熊与北极熊存在着演化关系,但是最新的60万年前演化的说法推翻了这一结论,应该是灰熊与北极熊单独演化的,灰熊演化路线没错,但北极熊则是由早期生活在北美洲的古棕熊演化而来的,因为古棕熊早在冰河时期晚期就出现在北美了,也就是说北极熊与棕熊分化的时间从目前的研究来看就定义在了60万年上。
灰北极熊
北极熊的形成是迁徙的结果,在距今约60万年前,生活在北美大陆上的古棕熊因为竞争压力(主要是与短面熊和同类),于是一部分的古棕熊顺着海岸线,一路捕杀海豹北上,进入了北极圈一代,从此在此生存,最终演化出来的。
北极熊的进化之路
古棕熊进入北极圈附近以后,要解决两个问题: 食物和保暖 ,不然只能被残酷的北极环境给淘汰掉,于是,这部分古棕熊开始进化之路。
首先是食物,古棕熊与如今的棕熊差不多,属于杂食性动物,而且植物性食物的占比在60%以上,肉食性食物随着季节的变化而变化,比如在鲑鱼洄游时,是它们肉食比例最高的时间段。
但是进入到北极圈之后,日子就没那么好过了,几乎常年被冰封的陆地上植物稀少,它们最爱吃的块茎植物和浆果更是稀少,所以,它们就把目标放在了海洋中。但是,熊虽然会游泳,但是相对粗壮的身体和较短的四肢让它们的游泳能力并不强,所以,古棕熊开始在形态上的进化,尤其是四肢比例上,比原先提高了很多。
有了较强的游泳能力,再加上它们逐渐发现了海洋哺乳动物喜欢在浮冰上休息和留下呼吸孔,这样就有了食物来源了。
其次是保暖,熊的保暖能力其实本来就不弱,不然也不可能在西伯利亚地区以及北美洲的北部存活,但是,北极需要更强的保暖能力,于是北极熊的祖先开始了两个方向的进化(确切的说是只有向这两个方向进化的北极熊存活了下来): 体型和毛发 。
在体型上,北极熊演化成了熊科动物的体型“担当”,它们是如今最大的熊科动物,而巨大的体型是有利于保暖的,根据伯格曼法则,哺乳动物 随着体形的增大,动物的相对体表面积(即体表面积与动物体积之比)变小,从而导致体表发散比率变小,因而能更好地保存体温。
而在毛发上,北极熊几乎与祖先古棕熊完全不同,因为古棕熊与如今的棕熊毛发一样都是黑褐色的,但是 北极熊的毛发则是中空透明的 ,这种毛发有利于更多的光线照射到北极熊黑色的皮肤上,从而最大程度的吸收太阳的热能,维持自己的体温,我们看北极熊的毛发是白色的其实与光的折射有关,也与它们生存环境通常是雪白的有关。
有了食物的保障和更强的保暖能力,北极熊的祖先在这种极端的环境下定居了下来,并成为了现存最大的熊。
既然北极熊与棕熊分开演化时间超过60万年,为何不存在生殖隔离?
不同物种形成生殖隔离的时间也有着很大的区别,根据目前的研究来看,英国伦敦地铁内外的白蚁仅有了一百年的时间就形成了生殖隔离,成为了不同的白蚁,这是比较快的。
而北极熊与棕熊之所以没有生殖隔离,主要是因为哺乳动物的分化时间往往需要更长,早在2015年,发表在《分子生物学与进化》上的一项研究论文显示,科学家们通过观察和分析了5万多物种的数据发现,一个新物种的形成(完全生殖隔离)通常需要200万年的时间,而棕熊与北极熊的60万年看起来很久,实际上离物种形成的平均时间还很远。
其次,北极熊与棕熊的亚种灰熊其实并没有停止过基因交流,当然主要是生活在北极圈南部边缘地区的北极熊与部分靠近北极圈的灰熊之间发生的,但这就使得生殖隔离的形成更加困难了。
而如今随着全球气候变暖的加剧,北极熊为了生存也在不断的南迁,这增加了它们与灰熊相遇的机会,最关键的是北极熊本身的基因多样性比较差,如果频繁的与灰熊杂交,那么对北极熊的种群来说将会是致命的威胁。
总结
北极熊之所以能够用60万年的时间形成新物种,主要原因是它们生存的环境与之前的环境有着天翻地覆的变化,为了适应这极端的环境,它们加速了基因突变,在自然选择的淘汰下,基因差异与原本越来越大,最终成为了新物种。
但是,如此短的时间,再加上与灰熊基因交流的现象,让它们到如今也没有跟棕熊形成完整的生殖隔离,而在如今全球气候变暖的大环境下,这对北极熊不见得是件好事。
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