莫哈韦沙漠大部分地区的侧面蜥蜴有棕褐色和棕色斑纹，与沙漠环境融为一体。然而，在Pisgah熔岩流中，人们会发现一种非常不同的侧面蜥蜴，就像他们生活的岩石一样黑。

动物如何入侵不同于进化为其配备精细调整的环境的新环境?熔岩流上的浅色蜥蜴应该很容易被掠食者采摘，那么它们如何存活足够长时间才能产生更深的颜色?

一种解释是，许多动物的特征不是固定的，但可以在其生命周期中改变。这种“表型可塑性”使个体动物能够改变其外观或行为，足以在新环境中生存。最终，通过遗传变化和自然选择在人群中产生了促进生存的新适应性，这种变化在几代人的作用下对人群起作用。这被称为心理学家詹姆斯·马克·鲍德温(James Mark Ba​​ldwin)之后的“鲍德温效应”，他在1896年发表的一篇具有里程碑意义的论文中提出了这一观点。

研究Pisgah熔岩流上侧面蜥蜴的科学家现在已经详细记录了这个过程。他们展示了个体蜥蜴如何在新环境中改变颜色，使其变得更加黑暗;他们确定了调节着色的基因，并且在熔岩内外的种群之间存在差异;他们发现适应熔岩流的人口中的遗传变化使这些蜥蜴比其他蜥蜴更黑。他们的研究结果于9月6日发表在“当代生物学”杂志上，可能是野生种群中Baldwin效应最详尽的例子。

“这是一个古老而非常强大的想法，现在我们已经有了它在野外如何发生的遗传证据，”共同作者，加州大学圣克鲁兹分校生态学和进化生物学教授Barry Sinervo说。

Sinervo在加利福尼亚州研究侧斑蜥蜴已有30多年。第一作者Ammon Corl，获得博士学位。在Sinervo的实验室，现在是加州大学伯克利分校的脊椎动物学博物馆。Corl说，他首先从未发表的博士中了解到Pisgah蜥蜴种群。共同作者Claudia Luke的论文，现在索诺玛州立大学。

“克劳迪娅想出了他们的着色是多么的塑料，我测试了影响皮斯加种群着色的遗传变化，”科尔说。“Baldwin预测可塑性允许有机体在新环境中定殖，然后他们通过自然选择开发出新的适应性。然而，到目前为止，我们缺乏遗传工具来证明这种情况正在进行。”

当研究人员将侧斑蜥蜴从一个背景移动到另一个背景时(例如，从沙子到熔岩)，色彩的变化在一周内开始出现，并且着色的逐渐变化将持续几个月。“看起来暗黑色素的缓慢，逐渐积累，”科尔说。

熔岩流上下的蜥蜴种群都具有这种可塑性，使它们在移动到新环境时能够改变颜色。但这两个人群在色素沉着方面也存在遗传差异。遗传分析揭示了参与调节黑色素生成的两个基因中两个群体之间的差异。

研究人员从两个种群中交叉繁殖蜥蜴，在一个共同的环境中饲养后代，并测量后代的颜色。这些实验表明，黑色素相关基因的变异与蜥蜴皮肤的黑暗有关。

对熔岩流周围的侧斑蜥蜴进行遗传取样表明，熔岩种群中发现的基因变异仅限于该种群，这表明这些变异是通过生活在熔岩上并在该种群内传播的蜥蜴中发生的突变而产生的。人口模型研究表明，大约22000年前，在熔岩流发生数千年后出现了新的突变。

“我们已经研究过全面的侧蜥蜴，即使是在另一个熔岩流中，这些遗传变异只在皮斯加发现，所以我们知道它们就是它们出现的地方，”Sinervo说。“这些是通过控制黑色素生成途径控制着色的基因，但是以复杂的方式.Pisgah蜥蜴与任何种群的熔岩颜色最匹配，但它们仍然可以回到沙子并匹配完全不同的背景。”

单个蜥蜴可能的着色范围非常显着。“在某些方面，令人惊讶的是，自然选择仍然存在于如此多的可塑性中。所需要的只是一点点不匹配，这可以在生与死之间产生差异，”Corl说。“人群中仍然存在差异，因此我们在对这些基因起作用的过程中进行了自然选择。我们现在可以进行进一步的实地和实验室研究，旨在更好地了解塑料性状如何通过进化来塑造。”

除了Corl，Luke和Sinervo之外，该论文的共同作者还包括加州大学伯克利分校的Rasmus Nielsen，Ke Bi，Akshara Sree Challa和Aaron James Stern。这项工作由加州大学和国家科学基金会资助。