亞利桑那大學領導的研究團隊已經證明，進化是由社區(qū)內的物種互動驅動的。

所有生物都存在于社區(qū)內，在那里他們依賴于其他物種提供的資源或服務。隨著社區(qū)成員的變化，物種依賴和分享的產品也會發(fā)生變化。已故的喬治蓋洛德辛普森是UA的地球科學教授，也是上個世紀最具影響力的進化思想家之一，他提出這些波動的依賴關系應該決定進化的速度。

UA生態(tài)學和進化生物學教授亞歷山大巴德亞耶夫說，這個理論一直很難被測試，因為物種相互作用無處不在，也是短暫的。但他和他的團隊認為他們通過研究在鳥類中產生顏色多樣性的生化途徑的進化找到了一種方法。

巴德亞耶夫和他的合著者表明，生物化學過程在鳥類中的結構方式是理解物種如何獲得并失去對社區(qū)中其他人的依賴的關鍵。因此，這決定了物種多樣化和進化的速度。

這項于本月早些時候在Nature Communications上發(fā)表的新研究證實了這一預測，并揭示了顯示其工作原理的機制。

巴德亞耶夫研究了鳥類將膳食類胡蘿卜素轉化為從視覺到免疫系統(tǒng)到羽毛色素沉著等所有必需分子的途徑的演變。

該團隊包括本科生和研究生，以及Badyaev實驗室的博士后研究員，在近300種鳥類中建立并測試了數(shù)千種類胡蘿卜素生化途徑的結構。然后，他們探討了過去五千萬年來這些途徑的變化。

“類胡蘿卜素對多種功能的重要性與鳥類無法自己制造類胡蘿卜素形成鮮明對比，”巴德亞耶夫說。“因此，從單一食物來源獲取其膳食類胡蘿卜素的物種受到來源消失的挾持。”

該解決方案存在于生物化學途徑的結構中，其中相同的分子可以通過不同的膳食類胡蘿卜素互換產生。這不僅可以使物種在環(huán)境波動的情況下可靠地接收其必需的類胡蘿卜素，還可以讓鳥類探索更多的生化途徑。巴德亞耶夫稱之為“內化控制”。

“想想用一根繩子懸掛在懸崖上。用一根繩子，如果它消失了，你就死了。如果你有兩根繩子就失敗了，你就可以活下去了。但是有第三條安全繩可以讓你有足夠的穩(wěn)定性來制造出一些東西前兩個 - 就像一個梯子 - 因此在穩(wěn)定性持續(xù)時控制你的軌跡，“巴德亞耶夫說。

他的研究小組發(fā)現(xiàn)，當物種通過利用多種類胡蘿卜素來臨時內化對其類胡蘿卜素生產的控制時，它們以極高的速度進化并產生一些世界上最奢華的鳥類。

“但是當你這樣做的那一刻，你就會受到新的外部控制的影響，然后循環(huán)就會重復，”他說。“這是因為外部控制的收益和損失都以相同的頻率發(fā)生。”

這項研究建立在達爾文的自然選擇進化理論和辛普森的觀點之上，即有機體的進化依賴于社區(qū)中的其他人。

“它顯示了適應和進化變化如何在機械上相互聯(lián)系，”巴德亞耶夫說。“這表明為什么獲得和失去內部控制是進化的一個關鍵特征。”