基礎物種之間的差異以及物種形成機制是

新物種是如何產生的，又有多快發生?康斯坦茨大學的進化生物學家Axel Meyer教授及其團隊在回答生物學中的基本問題上邁出了決定性的一步。在對尼加拉瓜的火山口湖中極年輕的麗魚科魚進行廣泛研究期間收集的大量數據進行評估后，經驗證據表明，當許多基因在同一地理區域內時，種群進化為新物種的可能性更大。整個基因組都參與產生物種區分特征。此外，新物種僅在幾百年內就會出現。這與迄今建立的理論相矛盾，即物種形成是一個緩慢的過程，并且具有重要生態意義的種間差異具有簡單，與所謂的多基因基礎上的基因相比，遺傳上局部受限制的結構更可能導致新物種的形成。最終，這與達爾文已經提出的問題有關：什么是物種，以及新物種的產生方式和原因?這項大規模的多學科研究的結果已發表在科學雜志上大自然。

哪些基因以及其中有多少基因與物種形成有關?

在遺傳學中，新物種出現的問題轉化為：導致新物種出現的基因組變化模式是什么?從種群中最初沒有差異到繁殖分離物種的完整物種形成，在連續過程中遺傳會發生什么?自從他的博士論文以來自1980年代末在美國伯克利的加利福尼亞大學以來，到1990年代末在康斯坦茨大學，Axel Meyer一直在研究以下問題：哪些以及哪些基因或遺傳位點(即基因組上的區域)參與適應和新物種的開發。在這里，重點是研究生活在尼加拉瓜的火山口湖中的非常年輕的麗魚科魚，通常只有幾百代。盡管所有這些魚類均來自尼加拉瓜兩個大湖，馬那瓜湖和尼加拉瓜湖中相同的原始種群，但每個火山口湖中都有魚類種群或什至是幾個物種的小型物種群，它們僅生活在各自的湖泊中，具有特定的表型差異，有時在幾個湖泊中以非常相似的方式發現，即似乎已經獨立發展了好幾次。

同一火山口湖中的多種表型

有嘴唇明顯的魚，有的沒有嘴唇的魚，金色和黑白魚，它們的魚具有特別細長的體型或某些脆弱或健壯的牙齒形狀而與其他魚不同。這些表型起源于火山口湖，因此在同一地理區域內(同形物種形成)，而沒有外部障礙，例如河流或山脈，則通過通過繁殖進行基因交換來限制基因流量而有利于此。因此，這不是異源物種。

正如阿克塞爾·梅耶(Axel Meyer)和他的團隊(尤其是安德烈亞斯·考特博士，克勞迪烏斯·克拉托奇維爾博士和亞歷山大·納特博士)所展示的那樣，魚類的嘴唇，顏色，身體和牙齒形狀的變化均源于原始種群在分析了每個小湖中總共近500條魚類的完整基因組之后。因此，這些代表的不是獨立產生的新突變，而是對相同原始基因變異的分類和選擇性選擇，這些變異已在各個湖泊中重新進行了分類。以前，尚不清楚這些物種是否是通過適應新的生態條件而單獨進化的新物種。實際上，在表型上各異的湖泊也更喜歡彼此交配。

許多基因有很大的作用

對于幫助發展生物物種概念的恩斯特·梅爾(Ernst Mayr)而言，這表明它本身就是一個物種。但是，基因組測序的新結果表明并非如此。在對超過450個魚類基因組進行測序，雜交實驗和全基因組關聯(GWA)后，發現這些種群的基因組中的顯著差異(如嘴唇大小和顏色)僅由一個或兩個本地決定通過孟德爾遺傳的基因組區域非常有限。嘴唇或顏色相同類型的魚幾乎互相繁殖。這些基因沒有導致物種之間預期的全基因組遺傳差異。相比之下，令人驚訝的是

這意味著基因組中許多位置的許多基因各自對遺傳分化貢獻很小，其作用有效地累加了整個基因組并導致了新物種的出現。這些年輕物種之間的整個基因組中的突變數量比不代表獨特物種的大嘴金魚或金魚與黑白條紋魚的物理上非常不同的多態性高10倍。

因此，許多基因的共同作用對新物種的發展具有更強的作用。Axel說：“這不是我們所期望的。它還與該理論的大部分內容相抵觸。根據該理論，對物種的外觀產生重大影響的單個基因座(如明顯的嘴唇或色澤)應促使新物種更快地發育。”邁耶 而且，這里的所在地特別影響生態和合作伙伴的選擇，這尤其令人驚訝。“至少根據整個基因組中平均差異的標準，具有如此明顯表型差異的魚類仍不是不同物種，而是處于物種連續性上的純多態性(多樣性)水平。”

火山口湖構成自然實驗

地理環境使火山口湖成為一種自然實驗。原始的魚類種群來自兩個較老的鄰近湖泊，它們之間沒有任何聯系。火山口湖的鏈條已被魚類種群相互獨立地殖民。只有通過模擬才能計算出原始種群的樣本何時以及如何進入七個較小的湖泊。

然而，它發生在幾百到幾千年前的某個地方，在火山口湖中定居的魚類并不多。因此，如此處所示，新物種的出現比以前所想的要快得多。邁耶相比之下，培養皿的湖泊，所有接種相同的初始遺傳的情況，這幾代獨立發展：“這里有世界上很少有系統，如加拉帕戈斯群島或火山湖尼加拉瓜，這是一個自然實驗進行進化研究。”