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https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2423386122

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物种多样性在热带最为丰富，随纬度升高而降低，是最明显的全球生物多样性格局。这种格局是怎样形成的，是生态与演化生物学长期关注的核心问题之一。演化速度假说（Evolutionary Speed Hypothesis）提出，热带高温环境可加快分子演化，从而促进物种快速形成，导致热带地区快速积累更多的物种。该假说包括2个关键的预测：（1）分子演化速率依赖环境温度；（2）物种分化速率依赖分子演化速率。然而，以往对该假说的检验往往局限于少数类群，使用的数据和方法也存在不一致，其普适性一直存疑。

甄莹团队整合分析了脊椎动物5,424个物种的线粒体基因组和1,512个物种的核基因组数据，系统检验了演化速度假说的两个关键预测。研究发现，变温动物（如鱼类、两栖类和爬行类）的同义替代速率（dS）随环境温度显著升高，而在恒温动物（如哺乳类和鸟类）中则没有相关性，这与两个类群中决定dS的关键因子不同相关，其中环境温度仅在变温动物中通过影响基础代谢速率对dS产生影响（图2）。此外，虽然线粒体基因非同义替代速率（dN）在所有类群中均随温度升高，但其驱动机制不同：变温动物中受突变率影响更大，而恒温动物中可能更多反映纯化选择的作用。更为关键的是，无论是dS还是dN，均未与物种多样化速率显著相关，否定了演化速度假说的第二个预测（表1）。核基因分析结果也显示，仅爬行类和两栖类在一定程度上支持该假说，哺乳类、鸟类和鱼类则不支持（图3，表1）。这一研究首次在大尺度、多类群层面系统检验演化速度假说，明确指出其在解释全球物种多样性格局上的局限性。研究成果不仅加深了我们对恒温动物和变温动物在应对环境温度时分子演化响应差异的理解，也为探索生物多样性分布规律提供了新的研究方向。

图1 脊椎动物线粒体基因分子演化速率在物种间的变化规律

图2 恒温和变温脊椎动物线粒体基因分子演化速率与温度之间的相关性及其主要的决定因素

图3 恒温和变温脊椎动物核基因分子演化速率与温度之间的相关性及其主要的决定因素

表1 分子演化速率与物种多样化速率（DR）之间的相关性