科学家揭示葡萄家族生存策略的转变

在《自然植物》杂志发表的一项研究中，科学家确定始新世、渐新世和中新世的边界是葡萄科(Vitaceae)生存策略转变的转折点。

“迁移”策略在始新世和中新世气候适宜期占主导地位，而“进化”策略在中新世之后开始盛行，这与全球变冷和新栖息地的出现相关。

了解生物多样性的起源和动态是全球气候变化背景下的一个基本问题。面对环境波动，植物可以“迁移”到其他地方寻找合适的栖息地，也可以“进化”以适应变化的环境。

尽管“移动”和“进化”之间的转变对于生物的生存和适应具有深远的影响，但对于在不同环境条件下其他策略是否会占主导地位仍然存在激烈的争论。

葡萄家族在全球分布，占据着各种各样对比鲜明的生态位，包括雨林、稀树草原、石灰岩露头甚至沙漠，使其成为研究全球范围内植物生存策略转变的绝佳模型。

中国科学院植物研究所陈志端研究员团队与国际合作者共同研究了葡萄科植物“迁移”与“进化”策略之间的转变，揭示了其在生态位机会和性状创新等方面的适应意义。

葡萄科的生物地理多样化模式，显示了多样化率变化的谱系。图片来源：IBCAS

研究者基于全球 17 属 495 种植物样本，构建了葡萄科植物的稳健系统发育树，覆盖了葡萄科植物约 52% 的种类。通过整合多样性分析、祖先分布、生态位和性状重建以及古植物学数据，他们推断了葡萄科植物在气候变化下的生物地理多样性模式和适应性演化。

葡萄科可能起源于白垩纪晚期(约 7243 万年前)的亚洲，并在古近纪在空间上分化到所有主要大陆。葡萄科的四个属(葡萄属、葡萄属、葡萄属和葡萄属)自渐新世以来经历了显著的分化率增加，这与它们的生态位转变和适应性特征的出现相吻合。

研究人员进一步发现，“迁移”策略在始新世和中新世占主导地位，与这两个时期的全球高温相吻合，而“进化”策略自上一次 330 万年前的冰期以来一直占主导地位，当时两个半球都出现了几个新的栖息地。

这项研究强调了近期利基转变的重要性，并建议应谨慎使用基于利基保守主义的假设作为既定假设，或明确地与可比较的替代假设进行检验。

这项研究的结果增进了我们对生物多样性的起源和维持的理解，并为植物如何应对未来不断变化的世界提供了见解。