在生物學領域,有一個理論自1960年代起就像燈塔般指引研究方向──分子演化中性理論。 它認為,絕大多數基因突變是中性的,自然選擇會淘汰有害突變,而有益突變因罕見,難以在族群中固定。 然而,最近一項來自密西根大學的研究,卻像一塊投入平靜湖面的石頭,激起了關於生命演化本質的深層思考。 研究團隊由演化生物學家張建之帶領,他們透過對酵母和大腸桿菌進行長達800代的實驗發現:實驗室中,有益突變的發生頻率遠超理論預測——超過所有突變的1%,這比中性理論允許的"罕見"要高得多。 但現實族群的演化速度,卻遠慢於這些高頻突變所能解釋的速度。這就像在賽車場上,車手們不斷加速、頻繁地更換賽道,最後卻發現整體速度比預期慢了許多。 為解開這個"悖論",研究人員提出了一個新框架—"拮抗多效性適應追蹤"。簡單來說,這意味著:進化的"結果"看似是適應環境,但"過程"卻是種群在環境變化中不斷"追逐"的動態博弈。 在實驗中,他們設定了兩組對比:一組在恆定環境中進化,累積的有益突變較少;另一組每80代就更換10種不同的生長環境(如溫度、營養),結果發現,這組種群的有益突變雖多,卻難以在種群中"紮根"。因為當一個突變在舊環境中逐漸累積時,新的環境壓力已悄悄出現──那些曾經有益的突變,在新環境中可能變得有害。種群就像在追趕一個"移動的靶心",永遠在適應與不適應之間搖擺。 這項發現直接挑戰了中性理論的核心假設:不是環境選擇"最優解",而是環境的快速變化讓種群永遠無法抵達"穩定適應"的終點。張建之教授用一個生動的比喻解釋:"中性理論認為進化是'抵達',而我們發現它更像一場'追逐'。環境的變化速度,讓種群始終處於'調整中',而不是'完成時'。" 這項研究的意義,遠超過微生物實驗室的觀察。在演化生物學中,物種適應環境的能力常被視為"演化成功"的標準,但這項研究揭示:適應本身就是一個動態過程,而非靜態結果。對人類而言,我們的基因可能仍帶著遠古環境的"印記",而現代生活方式(如飲食、作息)的快速變化,或許正是環境與基因"錯位"的根源——我們可能永遠無法完全"適應",因為環境變化的速度,早已超過了基因進化的腳步。 當然,這項研究是基於單細胞生物(酵母菌、大腸桿菌),其結論是否適用於人類等多細胞物種,仍需進一步驗證。但它至少提供了一個全新視角:生命的進化,或許不是"適應"的終點,而是"變化"的永恆過程。就像河流永遠在流動,生命的進化也永遠在"追逐"著不斷變化的世界。 這種思考不僅重新定義了"適應"的含義,也為理解人類疾病、物種瀕危等現實問題提供了新的思路——當環境變化加速,我們是否更需要關注的,不是"如何找到最優解",而是"如何在動態中保持進化的韌性"?這或許正是科學探索的魅力:它讓我們在已知的邊界之外,看到更多可能性。
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