斑马条纹的产生是生存进化和环境因素的结合

你有没有想过斑马为什么有条纹?一些答案诸如此类,例如隐蔽方便、混淆捕食者的视觉、体温调节作用或避免蚊蝇叮咬(导致昏睡病的锥虫通过它传播)等,但鲜有人真正知道答案。变异是理解斑马条纹如何以及为什么进化的重要关键。是什么基因编码使得条纹出现了,或者是什么生态力量选择了条纹。

斑马身上的黑白条纹
斑马身上的黑白条纹

为了确定导致条纹变异的基因,科学家(来自加州大学)对几个野生种群进行了采样,包括一些条纹较多的斑马和一些条纹较少的斑马。科学家们还采集了圈养种群的数据,它们在人类饲养的环境里获得了一种在野外才会表现出来的特征。从野生种群和家养种群中取样,使得科学家们获得了它们不同优势的数据(条纹密度)。斑驴项目的研究始于20多年前,当时选择了18只野生创始斑马跟其驴杂交。为了恢复斑驴亚种的最小条纹表型,已经连续繁衍四代作为观察对象了。他们非常成功地培育出条纹很少的斑驴。

电子仿真斑马-贝鲁特商场
仿真斑马模型-贝鲁特商场

为得出基因与条纹有关联的结论,科学家用高端的设备仔细观察了繁衍后代的DNA。这里获取DNA还有一个小故事呢!科学家们用飞镖(一个装有活检针的注射器)枪射击斑驴/斑驴,当针刺到斑马时,它会切开一小块皮肤组织,然后脱落。当斑马被击中时,它们可能会吓一跳,但它们通常会立即冷静下来,继续吃草。然后我们定位飞镖掉落的位置并收集样本。

斑马DNA采集(飞镖采集)
斑马DNA采集(飞镖采集)

2009年,利用之前在繁衍后代和非洲草原斑马收集的样本,加州大学洛杉矶分校罗伯特·韦恩教授的实验室和南加州大学谢尔盖·努日丁教授的实验室的科学家们进行了大量的分析和化学研究工作,使用高通量基因组测序技术在整个基因组中生成数万个标记,从而发现了遗传变异和条纹变异之间的相关性。

为了了解条纹格局变化的自适应原因,我们利用空间模型将条纹格局变化与环境变化联系起来。到目前为止,已经量化了来自21个种群的107只斑马的条纹,模拟了条纹图案特征的分布,也显示了根据16个环境变量和地理距离预测的腿部条纹的分布情况。研究模型表明,即使在考虑地理距离后,一些生态变量也与条纹变化相关,这表明条纹变化可能存在适应性成分。

据研究,北方种群的斑马腿上有完整的条纹,而南方种群的斑马腿上的条纹总是较少,但腿部条纹的程度差异很大。还有数据表明最大年植被密度(NDVImax)与腿上条纹数量有关,植被目的高的话条纹就多,反之亦然。这是最密切的环境变量之一。但是为什么植被密度跟条纹密度有关呢?也许是植被密度和条纹模式之间影响了捕食风险,或者蚊蝇在植被密度较高的地区更常见,多条纹的斑马在植被密度高的地区更容易迷惑捕食者和避免蚊蝇叮
咬。

结论:

通过加州大学生物学家们的大量研究和化学验证,基本能断定斑马身上条纹的由来,是根据它们生存进化和后期环境影响而形成的。最初的斑马,可能身上只有些黑色的斑点,甚至没有任何颜色。但是残酷的自然界,使得它们的天敌(狮虎狼等)把那些目标暴露极其明显的斑马都给吃掉了,剩下的斑马为了生存下去,就得不断进化出让捕食者迷惑的身躯,敏捷的速度和蚊苍叮咬的抵抗力等。

斑马条纹的演化
斑马条纹的演化

睡前故事中斑马条纹的由来:

“造物主最初创造动物的时候,它们都有一模一样的暗灰色皮毛。有一天,造物主得到了灵感,创造了许多颜色和图案都很漂亮的新外套。消息传出去,说动物们可以来领这些衣服,先到先挑。动物们前去领取他们的新外套,但斑马分心了,停下来吃草。当一只长颈鹿带着它的新外套经过时,斑马自言自语地说:“哦,多漂亮啊,我必须去认领一件外套。”但不久,它又停下来吃草了。这一模式不断重复,当狮子、猎豹、羚羊和其他动物经过时,斑马又受到启发,想要夺回自己的皮毛,但很快,它就会被美味的草分散注意力,继续吃草。当斑马终于到达目的地时,只剩下一件纯黑色的外套了,于是他穿上了它。但他吃草吃得太胖了,当他把外套套在肿胀的肚子上时,外套被撕成了碎片。斑马认为那件被撕碎的黑外套仍然比他的旧灰外套更好,所以他留下了它,这就是斑马身上条纹的由来。”

趣问趣答:

问题:你们是不是也制作过1比1的斑马呢?

回答:我们制作过很多非洲草原仿真动物模型,有狮子、野牛、角马等。仿真斑马模型,咱们至少制作过5/6只了。

 

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