探秘猿类前肢演化：整合、模块性与同塑性的深度解析
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时间：2025年04月21日
来源：Evolutionary Biology 1.9
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为探究猿类前肢运动适应性演化，研究人员测试整合、模块性等对其影响的三个假设。结果发现三个假设均部分成立，表明猿类 P 矩阵在选择压力下分解重排，这有助于理解形态整合与平行演化的复杂关系。
在神秘的生物演化长河中，猿类前肢的演化一直是生物学家们关注的焦点。现存猿类拥有一系列与前肢主导的悬垂行为相关的特征，但这些特征究竟是同源遗传，还是平行演化而来，科学界一直争论不休。由于潜在的同塑性（Homoplasy），确定猿类之间的系统发育关系困难重重，这就像一团迷雾，笼罩着猿类前肢演化的真相。为了驱散这团迷雾，来自美国芝加哥大学（University of Chicago）的研究人员 Jeffrey K. Spear 开展了一项极具意义的研究。
研究人员通过对 728 个人类和非人灵长类动物的样本进行研究，这些样本涵盖了多种猿类和猴类，包括智人（Homo sapiens）、黑猩猩（Pan troglodytes）、大猩猩（Gorilla gorilla）、猩猩（Pongo spp.）等。他们运用了多种技术方法来探索猿类前肢演化的奥秘。首先，通过三维（3D）地标数据收集，测量了与灵长类前肢运动相关的一系列线性测量值和角度，这些测量值涵盖了锁骨、肱骨、尺骨等骨骼的特征 。接着，对数据进行标准化处理，以消除性别和分类群差异带来的干扰。然后，利用多种统计方法评估方差结构、矩阵重复性和相关性，计算了响应性（Respondability）、可演化性（Evolvability）、条件可演化性（Conditional evolvability）、自主性（Autonomy）和灵活性（Flexibility）等指标，还进行了模块化分析，以探究性状之间的关联模式。
研究结果主要包括以下几个方面：
可演化性统计：猿类在前肢相关性状上的响应性、可演化性和条件可演化性普遍高于猴类，这意味着猿类在演化过程中，前肢性状的变化能力更强。但猿类的自主性和灵活性在与猴类的比较中表现出差异，在某些情况下低于猴类。而且，猿类沿特定演化轨迹的可演化性低于其平均可演化性，表明这些轨迹并非演化阻力最小的路径。
模块化：研究发现灵长类前肢与运动相关的性状具有一定的模块化特征。不同分类群的最佳模块化模型存在差异，猿类倾向于由包含更多模块的模型来描述，这暗示着猿类可能具有更高的模块性，但整体模块化强度在不同分类群之间并无显著差异。
在研究结论和讨论部分，研究人员发现三个假设均得到了部分支持，但没有一个假设能完全解释猿类前肢演化中的同塑性现象。这表明猿类前肢演化是一个复杂的过程，可能是由于 P 矩阵在定向选择的压力下发生了部分分解和重排，这一过程使得形态整合、选择和演化之间的关系呈现出复杂的非线性特征。这项研究发表在《Evolutionary Biology》上，其意义重大。它不仅为理解猿类前肢运动适应性演化提供了新的视角，也为后续研究生物演化过程中形态整合与平行演化的关系奠定了基础，让我们对生物演化的复杂性有了更深刻的认识。
研究人员在研究过程中，主要运用了以下关键技术方法：首先，收集大量人类和非人灵长类动物样本，涵盖多种猿类和猴类；然后，通过 3D 地标数据收集，获取前肢骨骼的线性测量值和角度；接着，对数据进行标准化处理；最后，运用多种统计方法计算相关指标，进行模块化分析。这些方法相互配合，为揭示猿类前肢演化的奥秘提供了有力支持。
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