新常态研究解释了化石记录中的普遍模式

在地球生命的历史中，生物多样性经历了起伏不定的潮流 - 快速进化和戏剧性灭绝的时期。我们至少部分地通过寒武纪时期留下的海洋无脊椎动物的化石记录了解这一点。值得注意的是，多样化和灭绝的极端事件比典型的高斯分布预测更频繁。化石记录不是典型的钟形曲线，而是显示肥尾分布，极端，异常事件发生的概率高于预期。

虽然科学家早就知道化石记录中这种不寻常的模式，但他们一直在努力解释它。许多随机过程长时间发生，具有较大的样本规模，从产生学校成绩到人口中的高度的过程，会聚在共同的高斯分布上。“这是一个非常合理的默认预期，”Santa Fe Institute Omidyar研究员Andy Rominger说。那么为什么化石记录没有显示出这种常见的模式呢?

在Science Advances上发表的一篇新论文中，Rominger及其同事Miguel Fuentes(智利圣塞巴斯蒂安大学)和Pablo Marquet(智利天主教大学)采取了一种新方法来解决这个问题。他们不是试图仅仅描述所有类型生物体内生物多样性的波动，而是研究进化枝或具有共同祖先血统的生物群体内的波动。

“在一个密切相关的生物的谱系中，应该有一个保守的进化动力。在不同的谱系之间，这种动态可以改变，”罗明格说。也就是说，在进化枝内，相关生物往往会找到一种有效的适应性策略，并且永远不会偏离太远。但是这些特定部落的健身峰之间是隐喻无人居住空间的山谷。“事实证明，只是用一些非常简单的数学来调用这个简单的想法，很好地描述了化石记录中的模式。”

这些简单的数学是Fuentes在2009年用来描述另一个具有不寻常的胖尾分布系统的工具：股票市场。通过使用超原子 - 一种从热力学来描述湍流的方法 - 富恩特斯可以准确地描述难以预测的戏剧性碰撞和爆炸的价值。

“在生物学方面，我们在生物多样性方面也看到了这些崩溃和爆炸，”罗明格说。“我们想知道富恩特斯的优雅方法是否也可以描述我们在化石记录中看到的进化动力学。”

该团队写道，他们的成功开辟了新的研究方向，以更好地了解导致生命的秩序和家庭层面的稳定濒临灭绝和物种形成的进化过程，以及允许新生命形式出现的中断。

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