[科普中国]-国际生物多样性日：你真的懂什么是物种吗？

5月22日国际生物多样性日，是联合国环境署提议的旨在保护和可持续利用生物多样性的国际性主题纪念日。5月6日联合国发文称：百万物种面临灭绝。由于人类活动的影响，目前全球物种灭绝的速度至少比过去1000万年的平均速度快数十至数百倍。物种灭绝是个什么概念，百万物种灭绝又意味着什么？是时候了解一下啦。物种的概念作为生物学的基础问题，“物种”在不同的生物类群中，有不同的分类标准，无法完全统一。目前，有模式种、唯名论种、群体种、表型种、生态种、生物种、时间种、分支种和系谱种等数十个物种概念。生物种定义，物种是生物分类学的基本单位，是能交流基因，繁殖后代的相同生物形成的自然群体，与其他群体在生殖上相互隔离，并在自然界占据一定的生态位。本质上来说，物种的差异体现在基因上，这些差异表现在DNA非编码区、基因、基因组、染色体组、蛋白质组、个体表型等层次。个体之间多大的差异就算达到了种级的差异，是由分类学家界定的。物种不仅是逻辑的聚类，而且是由个体的生殖、遗传、生态、行为以及相互识别系统联系起来的生物个体集合。物种是进化的基本单元，是生物对环境异质性的应答，会对环境多样化产生间断与连续的适应。物种的不连续性抵消了有性生殖的遗传不稳定性。物种与种以上分类单元不一样，是一个可以随时间而变化的个体集合，是真实存在的，是生态系统的基本功能单元。物种划分依据生物学中，以界、门、纲、目、科、属、种对生物进行分类。生物种以生殖隔离作为判断新物种的重要标志。自然状态下交配，能产生可育后代的一类生物被认为是同一物种。教科书中的经典例子就是马和驴，马有64条染色体，驴有62条染色体，产生的后代骡子染色体数目为63条。一般来说，染色体数量不同的生物是无法生育的，因为染色体无法正常配对（无法通过减数分裂形成卵细胞或精子）。所以，马和驴交配产生的骡子不可育，因此，马和驴属于不同物种。但事实上，基因可没那么死板，自然界中总是存在个例。就算是骡子，也能够产生可育后代。1988年在河南省就出现了一只能生育的骡子。这是一匹母马和一头公驴交配产下的骡子。原本无法均等分离的染色体对，却出现了奇迹，产下了一只被命名为驹的雄性生物。关于国内母骡生驹的典型例子，中国农业科学院兰州畜牧研究院所宗恩泽等人进行了多年系统研究的报道，共计约13匹之多。又比如，银鸥（Larus argentatus）在环绕北极圈构成一个环物种。其七个亚种分布于英国、北美、东西伯利亚、西伯利亚、北欧，分布区形成环状。其中北欧亚种与英国亚种无法杂交。从地理位置上来看，1和7的银鸥间隔最近。但现实情况却是银鸥的1和7出现了生殖隔离。这种现象被称为环种（ring species）。这两种现象颠覆了人们对生物遗传学的认知，并且至今仍没有一个合理的解释。所以生物学中，也仅将出现生殖隔离作为新物种的重要依据，而不是唯一依据。物种诞生的方式-自然演化诞生新物种地理隔离是形成新物种的重要因素，存在地理隔离时，同一种群被分割成两个群体，这两个群体由于生长环境不同，产生了不同的基因突变，这些突变总是朝着适应环境的方向发展。经过长期积累，两个群体的基因库差异越来越大，无法产生基因交流，最终以生殖隔离作为物种独立的标志。整个过程以万年为单位，通常是百万年或千万年。例如，250多万年前的冰河世纪，北方的古代棕熊向北迁移，开始适应海洋和冰川生活，它们花了整整200万年时间才演化成北极熊。如果只看这期间1万年的时间，将很难觉察到任何变化。人类寿命只有短短数十载，很难观察到的物种演化。所以，自然演化诞生新物种需要极其漫长的岁月。-人类也可以是造物主特殊情况下，新物种也可以通过染色体变异实现跳跃式的物种形成。它们会从母群中突然产生，在非常短的时间内阻断与母群的基因交流，实现生殖隔离。典型例子就是多倍体西瓜。多倍体指的是体细胞中含有三个及以上染色体组的个体，例如人类有两个染色体组，属于二倍体。自然界中，普通西瓜属于二倍体，通过人工诱变的方式，在二倍体西瓜长出第一片真叶时，生长点添加秋水仙素抑制纺锤体形成，会导致染色体组加倍，变成四倍体西瓜。四倍体西瓜和二倍体西瓜的遗传物质相同，只不过前者遗传物质的数量比后者多一倍。四倍体西瓜和二倍体西瓜杂交，产生的后代是三倍体西瓜，这种西瓜就是我们非常熟悉的无籽西瓜。无籽西瓜是不可育的。因此，人类利用这种简单的方法培育出符合人类需求的西瓜。遗憾的是，多倍体育种法只是遗传信息量翻倍而已，并没有增加生物遗传的多样性。而人类活动已经使物种灭绝速度比自然灭绝快了1000倍，这些灭绝的物种，遗传信息被永久地丢失了。所有的植物、动物和微生物，在地球上的能量转换和物质循环中，都扮演着生产者、消费者、分解者角色，都在为维持生态系统平衡，贡献自己的力量。各种各样的物种也为人类提供了丰富的食物、纤维和能量，还有药材和工业原料，甚至是旅游资源。保护生物多样性对人类的可持续发展有着不可估量的作用。作者 | 蒋志刚 中国科学院动物研究所研究员陈梦媚 科普作者编辑 | 高佩雯文章由腾讯科普“科普中国头条创作与推送项目”团队推出转载请注明来自科普中国