蝴蝶如何征服世界新的家谱追溯了它们1

大孔雀锥蝴蝶(Alloramajor)是大约72万年前到达澳大利亚的第一批蝴蝶的后代。学分:CSIRO出版社,作者提供

蝴蝶有多大,它们在哪里进化?也许更重要的是,他们是如何以及何时到达与世隔绝的澳大利亚大陆的?

几十年来,这些简单问题的答案一直困扰着科学家们。直到最近,我们还不知道蝴蝶是什么时候进化的,关于它们起源地的假设在很大程度上是有根据的猜测。

然而,近年来,几项研究表明,蝴蝶很可能是在恐龙统治地球的白垩纪时期出现的。现在,一个国际合作组织(我是其中的一员)将其起源的时间定得更加精确:1.亿年前,误差万年。

这些早期的蝴蝶不同于它们的祖先夜行性飞蛾。它们在白天飞行,而不是在晚上飞行,并被色彩鲜艳的花朵所吸引,因为它们丰富的花蜜。

一亿年的历史

为了得出这个结论,来自几十个国家的研究人员需要构建世界上最大的蝴蝶物种“家谱”。这棵生命树的DNA来自个物种,代表了所有蝴蝶科和92%的属。

蝴蝶物种的“家谱”是使用来自2,种物种的DNA拼凑在一起的。图片来源:Kawaharaetal./NatureEcologyEvolution,CCBY

世界上大约有1.9万种蝴蝶,要拼凑出这一群体1亿年的历史,需要汇集世界上最大的蝴蝶DNA序列、地理分布和幼虫寄主植物的数据集。

分析的基础是11个罕见的蝴蝶化石,没有它们,分析是不可能的。蝴蝶很少保存在化石记录中,而那些保存下来的蝴蝶往往难以识别。

这些化石是进化树上的校准点。一旦树被校准,研究人员就可以估计蝴蝶进化中关键事件的时间,从它们的起源开始。

北美起源

这项最新研究不仅确定了蝴蝶的年龄,还发现了蝴蝶最初起源的地方。通过建立所有现代物种分布的数据库以及它们产卵的植物,科学家们能够追踪蝴蝶在时间和空间上的运动。

摄政船长蝴蝶(Euschemonrafflesia)仅在澳大利亚东海岸的热带雨林中发现,是Euschemoniinae亚科仅存的最后物种。学分:MFBraby,作者提供

这项研究讲述了一个充满活力的故事——一个充斥着快速多样化、步履蹒跚和不可能的分散的故事。一些群体穿越了看似不可思议的遥远距离,而另一些群体似乎停留在一个地方,而大陆,山脉和河流在他们周围移动。

根据这项最新研究,蝴蝶首先出现在北美中部和西部的某个地方。

当时在白垩纪中期,北美大陆是劳拉西亚东部的一部分,它被一条广阔的航道一分为二,将大陆一分为二。今天的墨西哥与现在的美国、加拿大和俄罗斯形成了一个漫长的弧线。

北美和南美尚未通过巴拿马地峡加入,但蝴蝶似乎很难越过水隙进入南半球。一旦它们到达南美洲,早期的蝴蝶就多样化到惊人的程度。

从那里,许多团体不仅搬回了北美,而且还通过南极洲分散到澳大利亚。当时,三大洲仍然相连,形成南冈瓦纳,这是超级大陆冈瓦纳的残余。

信用:对话

通往澳大利亚和世界其他地区的道路

通过南极洲到达澳大利亚的最早的两个蝴蝶谱系是Coeliadinae(锥子船长蝴蝶)(约万年前)和Euschemoniinae(约万年前)。Euschemoniinae是一组仅在澳大利亚发现的蝴蝶,只包含一个仅存的物种-壮观的摄政船长(Euschemonrafflesia)-仅限于东海岸的热带雨林。

要到达澳大利亚,蝴蝶一定曾经在白垩纪晚期和古近纪早期生活在南极洲,当时全球气温比今天温暖得多。它们本可以在大约万年前两块陆地分开之前穿越大陆到达澳大利亚。

其他蝴蝶群后来通过东南亚岛屿进入澳大利亚。他们早些时候通过白令陆桥从北美到达亚洲。

从那里,他们迅速覆盖了地面,在东南亚、中东和非洲之角传播和多样化。他们甚至前往印度,当时印度是一个孤立的岛屿,四面八方被数公里的公海隔开。

大约1.01亿年前,蝴蝶在中美洲和北美洲定居下来,在接下来的万年里,它们与它们的植物宿主一起迅速多样化,最后两个科(蝴蝶科和Lycaenidae)在大约万年前进化。到万年前恐龙灭绝的时候,所有六个现代蝴蝶家族都出现了。



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