宏观进化模式无法预测微观进化轨迹

随着全球海洋因气候变化而发生改变，浮游植物群落将通过表型可塑性、进化以及分布范围迁移来适应更温暖、层化更强的表层海水。当前的全球海洋模型通常假定按粒径结构组织的浮游植物群落具有固定的性状关系，因此普遍预测较小粒径类群将在全球范围内变得更具优势。然而，这一总体预期未能考虑种内性状权衡如何可能以与大尺度种间权衡正交的方式发挥作用——从而在祖先种群所受限制和/或可利用可能性的条件下，允许出现替代性的进化路径。 为了识别浮游植物种群可能采取的进化路径，我们构建了一种新颖的建模框架，将基于性状的浮游植物配额模型与随机进化相结合（ecoTRACE）。ecoTRACE明确将关键浮游植物性状与种间异速生长关系解耦，从而使新型表型得以出现。我们通过一个针对Dunaliella tertiolecta的长期人工粒径选择实验对ecoTRACE进行了验证。结果表明，ecoTRACE能够捕捉基于种间关系的配额模型无法重现的多维进化表型。在波动的多重胁迫生长条件下，模型种群会进化出偏离预测种间异速生长关系的表型可塑性。ecoTRACE为生成关于浮游植物在更温暖、变异性更强的海洋中将经历何种进化轨迹的假说提供了一个框架。

随着世界海洋因气候变化而发生改变，浮游植物群落将通过表型可塑性、进化以及分布范围迁移来适应更温暖、分层更强的表层海水。当前的全球海洋模型通常假定，按粒径结构划分的浮游植物群落具有固定的性状关系，因此普遍预测较小粒径类群将在全球范围内变得更占优势。然而，这一普遍预期未能考虑到这样一种情况：种内性状权衡可能以与大尺度种间权衡相正交的方式发挥作用——从而在祖先种群所具有的限制和/或可能性条件下，允许出现替代性的进化路径。

为识别浮游植物种群可能采取的进化路径，我们构建了一种新颖的建模框架，将基于性状的浮游植物配额模型与随机进化相结合（ecoTRACE）。ecoTRACE将关键浮游植物性状明确地从种间异速关系中解耦，从而允许新型表型的出现。我们将ecoTRACE与针对Dunaliella tertiolecta开展的一项长期人工粒径选择实验进行对照验证。结果表明，ecoTRACE能够捕捉基于种间关系的配额模型无法再现的多维进化表型。在波动的多重胁迫生长条件下，模型种群会进化出偏离预测的种间异速关系的表型可塑性。ecoTRACE为生成有关浮游植物在更温暖、变率更高的海洋中将经历何种进化轨迹的假说提供了一个框架。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.10.737868v1?rss=1

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