巴拿马地峡是怎么形成的

巴拿马地峡是怎么形成的

一项对于全球气候和生物多样性具有潜在意义的研究发现，把北美洲和南美洲连接起来的狭窄条形陆地的形成可能比此前认为的早数百万年。巴拿马地峡的形成代表了海洋学、气候与进化研究的一个分水岭，人们认为它是在大约350年前被完全封闭的。然而，近来的地质学证据已经对这个地峡关闭的时间安排与复杂性提出了疑问，激起了关于其后生物扩张的模式的争论。Christine Bacon及其同事分析了分子和化石数据，从而揭示出了这两个相连接的大陆之间的生物交流的步调。这组作者确定了跨越这个地峡的生物迁移开始的时间比此前认为的时间早数百万年，随着始于超过2000万年前的不同的迁移脉冲而逐渐展开。这些发现提示，被称为美洲生物大交流的剧烈的生物流动——这是在不相连的地块之间的一系列生物迁移——代表了一个长期而复杂的过程。这组作者说，此外，这个地峡更早就存在，这可能影响科研人员解释驱动着全球气候的某些机制，还可能影响科研人员解释美洲丰富的生物多样性。

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蚂蚁告诉我们：巴拿马地峡的形成比曾以为的早三百万年

菲尔德博物馆的科学家们对行军蚁使用了全新的基因组学方法，发现连接美洲地区的陆桥的出现可能比人们先前推测还要早上百万年。
来源 菲尔德博物馆
翻译 郑邦晓
审校 刘小鸥

行军蚁是新热带区陆地生态系统里的顶级捕食者，成百上千只蚂蚁通过集体协作来搜索、猎杀和转移猎物
长期以来，科学家们认为巴拿马地峡于三百万年前从海中浮现，随之开启了南、北美间物种交换的热潮。然而，近期的地质学和生物学论著都对此争执不休，这个简单的版本或许已无法很好地解释现有的证据。在一份新的《分子生态学》报道中，菲尔德博物馆的科学家们对行军蚁使用了全新的基因组学方法，深入探索物种交换，他们发现连接美洲地区的陆桥的出现可能比人们先前推测还要早上百万年。
菲尔德博物馆和芝加哥大学的博士生马克思·温斯顿（Max Winston）表示：“目前科技的进步让我们能够将基因组学的方法应用在生命之树上，从而加速科学发现的进程。多亏这些技术，才使地峡上反复出现的物种形成的显著模式得以示人。我们的研究既暗示着早期陆桥在物种向中美洲移居时的作用，也突显了地峡在生物多样性形成中的重要性。”
然而在众多生物中，为何科学家们“偏爱”行军蚁呢？因为它们本身的生物学特性使它们成为研究陆地物种扩散的理想材料。比如，尽管行军蚁遍布热带，但它们却在整个加勒比群岛不见踪影。这听上去似乎出乎意料，其实答案就在它们的无翼女王身上——因为没有翅膀，所以它们只能乖乖通过陆地移居。这个重要的事实排除了百万年前行军蚁从空中或水上向中美洲扩散的可能性。

新热带鬼针游蚁（Eciton burchellii）的工蚁正协作用身体搭建活体桥梁
马克思表示：“我热爱这项研究，因为我们能够利用生物独特的生物学特性来解决一个萦绕数十年的关于地球历史的问题。行军蚁是顶级捕食者，它们集结成庞大的群体，通过集体作战来搜索、猎杀和转移猎物。但当一同行动的群体很大，在环境中扩散要困难得多。
菲尔德博物馆馆长科里莫罗表示：“巴拿马的出现可以说是美洲近代地质史上最重要的事件之一。这项研究不仅告诉我们行军蚁的进化历程，它也帮助生物学家进一步了解地质事件是如何塑造如今的生物多样性。”

论文基本信息
【题目】Early and dynamic colonization of Central America drives speciation in Neotropicalarmy ants
【作者】Max E. Winston, Daniel J. C. Kronauer, Corrie S. Moreau
【期刊】Molecular Ecology
【日期】First published 25 October 2016
【DOI】http://dx.doi.org/10.1111/mec.13846
【摘要】
Theemergence of the Isthmus of Panama is one of the most important events inrecent geological history, yet its timing and role in fundamental evolutionaryprocesses remain controversial. While the formation of the isthmus was completearound 3 million years ago (Ma), recent studies have suggested priorintercontinental biotic exchange. In particular, the possibility of earlyintermittent land bridges facilitating colonization constitutes a potentialmechanism for speciation and colonization before full closure of the isthmus.To test this hypothesis, we employed genomic methods to study the biogeographyof the army ant genus Eciton, a group of keystone arthropod predators inNeotropical rainforests. Army ant colonies are unable to disperse across waterand are therefore ideally suited to study the biogeographic impact of landbridge formation. Using a reduced representation genome sequencing approach, weshow that all strictly Central American lineages of Eciton diverged from their respective SouthAmerican sister lineage between 4 and 7 Ma, significantly prior to thecomplete closure of the isthmus. Furthermore, three of the lineage pairs formextensive and coincident secondary contact zones in Costa Rica and Nicaragua,with no evidence of gene flow. Such a discrete and repeated biogeographicpattern indicates at least two waves of army ant dispersal into Central Americathat were separated by significant genetic divergence times. Thus, byintegrating phylogenomic, population genomic and geographic evidence, we showthat early colonization of Central America across the emerging Isthmus ofPanamá drove parallel speciation in Eciton armyants.