一个种群何时才算成为一个新物种,是否存在明确的界限?
不,并不存在某个单一时刻或简单规则。物种形成是一个渐进过程,而一个独立种群与一个完整物种之间的界限往往模糊不清。正如一篇关于鸟类物种形成的综述所指出的:“目前尚未找到一条清晰的界线,能够判定两个分化中的谱系何时差异大到足以被认定为完整的生物学物种”[8]。另一项关于物种界定的研究则警告称,若将暂时的种群结构误认为真正的物种形成,仅凭遗传数据可能导致“人为物种的激增”[6]。生物学物种概念将物种定义为生殖隔离的群体——即相遇时无法产生可育后代——但对于那些在自然界中从未相遇的种群而言,这一标准很难检验[10]。
即便不同种群相遇,杂交现象也屡见不鲜。一项对合唱蛙的研究发现,三个近缘物种在多个接触区域以较低频率发生杂交,却依然保持为独立物种[9]。这表明,一定程度的基因流动可以在不打破物种界限的情况下发生。在实践中,生物学家会综合遗传学、行为学、地理学和形态学等多方面证据进行判断,而随着更多数据的积累,结论也可能随之改变[8]。
小种群还是大种群更容易形成新物种?
小种群能更快形成新物种,但背后的原因至关重要。一项2026年的建模研究发现,“小种群中更快的物种形成仅出现在非生态物种形成的情况下”——即分化由随机遗传漂变驱动,而非对不同环境的适应[7]。同一研究分析了196对植物物种的基因组数据,发现种群规模与物种形成持续时间呈正相关:种群越大,分裂所需时间越长,这支持了“小种群中由遗传漂变驱动的物种形成在植物中普遍存在”的观点[7]。
这一模式在红景天属植物的基因组研究中得到证实,该研究记录了“萌芽式物种形成”现象:约34万年前,一个新物种(R. liciae)从其祖先的一个小型孤立种群中分化而来[2]。研究作者认为,遗传漂变和祖先遗传变异的分类作用比自然选择更为显著[2]。然而,一项针对蜥蜴和蛇类的大规模研究发现,种群隔离的速度并不能整体预测新物种形成的速率,这表明其他阶段——例如生殖隔离演化的速度——对整体类群的物种形成速率更为关键[4]。
究竟是什么驱动一个种群演化成新物种?
物种形成主要由两种力量驱动:自然选择(对不同环境的适应)和遗传漂变(小种群中的随机变化)。传统观点认为生态适应是主要驱动力,但最新证据对此提出了挑战。2026年的建模研究发现,小种群中更快的物种形成模式"挑战了生态物种形成是物种多样性主要来源的观点"[7]。相反,遗传漂变和祖先变异的筛选可能比以往认为的更为普遍[2][7]。
杂交也能产生新物种。一项对蚱蜢的研究发现,基因组证据表明,一种能够利用更广泛寄主植物的物种,源于两个分化谱系的杂交[11]。全基因组复制(多倍化)是另一条途径,尤其在植物中,它能迅速形成生殖隔离[3]。兰科植物经历了开花植物中最壮观的辐射演化之一,研究表明大多数现代兰科物种起源于过去500万年内,其中中美洲的物种形成速率最高——这得益于地理隔离与快速适应的共同驱动[1]。
一个颇具争议但引人入胜的观点是“凤凰假说”:新物种可以从近乎灭绝的种群中形成,因为拯救它们免于灭绝的突变往往会产生巨大影响,同时也会导致生殖隔离[5]。模拟研究表明,当许多基因参与适应过程时,这一机制效果最佳;但如果只有少数突变可用,平行进化可能会削弱这种隔离[5]。
关于这些来源
该回答基于11篇经同行评审的研究——发表于2021年至2026年间,其中3篇来自2024年及以后,7篇发表于Q1期刊,累计被引用392次——这些研究是从15篇通过质量筛选的文献中选出的最具相关性的成果,而该15篇文献又源自从超过5亿条记录的数据库中检索到的45篇论文。
本文引用的文献
兰花的起源与物种形成
兰科植物起源于晚白垩纪的劳亚古陆,但根据涵盖约7%兰科物种的系统发育研究[1],大多数现代物种的多样性是在过去500万年间形成的,其中巴拿马和哥斯达黎加的特化速率最高。
群体基因组分析揭示了导致芽殖物种形成的进化过程
一项关于红景天属植物的基因组研究记录了“萌芽式物种形成”现象:约34万年前,一个新物种(R. liciae)从一个孤立的小种群中产生,其驱动力更多来自遗传漂变而非自然选择[2]。
植物物种形成的基因组学
一篇关于植物物种形成基因组学的综述总结指出,结构变异和古老变异的作用大于新突变,尤其在物种形成的早期阶段,而全基因组复制是形成新物种的常见途径[3]。
在鳞状爬行动物中,种群隔离与物种形成速率之间不存在关联。
一项对塞拉多生物群落中蜥蜴和蛇类的研究发现,种群隔离速率并不能预测物种形成速率,这表明其他阶段(如生殖隔离的演化)更为关键[4]。
凤凰假说关于物种形成的理论
对费希尔几何模型的模拟支持了“凤凰假说”:濒临灭绝的种群可能形成新物种,因为拯救性突变具有巨大效应,同时也会导致生殖隔离[6]。
将物种形成过程纳入物种界定中
一种将物种形成建模为独立于种群结构过程的新物种界定方法,能够区分真正的物种与种内谱系,从而解决仅凭遗传数据可能产生虚假物种的问题[8]。
小种群中的快速物种形成挑战了生态物种形成的主导地位
一项针对196对植物物种的建模研究发现,较小的种群物种形成速度更快,这一结果挑战了生态物种形成的主导地位,并支持了非生态(漂变驱动)的物种形成理论[9]。
鸟类物种形成与物种界限概述
一篇关于鸟类物种界限的综述指出,物种地位并无单一判定标准;采用比较方法的整合分类学仍是黄金标准,但物种界限仍将悬而未决[10]。
级联强化物种形成的群体遗传学
一项对合唱蛙(Pseudacris属)的研究发现,三个物种之间以较低频率发生杂交,而级联强化——即针对杂交的选择压力推动交配性状分化——可能进一步促进种内多样化[13]。
物种与物种形成
一个书章对比了生物学物种概念(基于生殖隔离)与识别概念(基于共享的配偶识别),并指出后者依赖于实地研究[14]。
摘要:关于一种可能存在的杂交物种的起源
一项关于蚱蜢的研究摘要报告了杂交物种形成的基因组证据,即新物种源于两个分化谱系的杂交,并能利用更广泛的寄主植物[15]。
