新證據(jù)顯示進(jìn)化本身實(shí)際上可能正在進(jìn)化

計(jì)算機(jī)模擬表明，進(jìn)化本身可能是進(jìn)化的，這取決于環(huán)境壓力。這意味著不僅生物代際時(shí)間的變化但改變他們的過程也在發(fā)生變化。

這是一件很難研究的事情，因?yàn)樯锏倪M(jìn)化可能涉及很長(zhǎng)的時(shí)間尺度。因此，密歇根大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)家 Bhaskar Kumawat 及其同事轉(zhuǎn)向隨機(jī)變異、自我復(fù)制的程序，這些程序在數(shù)字環(huán)境中競(jìng)爭(zhēng)，在那里它們面臨回報(bào)和挑戰(zhàn)。

在一系列模擬中，人群可以使用兩個(gè)組成部分——一個(gè)是有益的，一個(gè)是有毒的。然而，在某些情況下，這些成分會(huì)以快速、中等或慢速切換性狀，需要種群適應(yīng)新的環(huán)境。

這些測(cè)試揭示了兩種“進(jìn)化性”機(jī)制，通過這種機(jī)制，進(jìn)化過程可以隨著時(shí)間的推移而變化。一個(gè)是種群突變率的變化。

“更高的突變率不需要在任何一個(gè)特定環(huán)境中導(dǎo)致進(jìn)化能力的提高，但在暴露于許多環(huán)境挑戰(zhàn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生廣泛的適應(yīng)性影響，”該團(tuán)隊(duì)解釋在他們的論文中。

通常，在穩(wěn)定的環(huán)境中，突變率會(huì)降至最低，因?yàn)殡S機(jī)突變會(huì)帶來負(fù)面后果的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)環(huán)境變化過快時(shí)，突變率也會(huì)直線下降。

通過挑戰(zhàn)虛擬的“有機(jī)體”，變化期與代際常態(tài)的平靜交織在一起，負(fù)面突變的風(fēng)險(xiǎn)和適應(yīng)新事物的需求之間的平衡逐漸發(fā)生變化。

這導(dǎo)致突變率增加，從而能夠快速適應(yīng)新環(huán)境。

“非常......我們看到，在以中等速率變化的環(huán)境中，種群保持著更高的突變率，“Kumawat 及其同事發(fā)現(xiàn).

第二種機(jī)制似乎可以微調(diào)這些突變的景觀，以允許生命在幾代人中在以前已知的環(huán)境之間來回轉(zhuǎn)換，例如在干旱和潮濕條件之間。

在新環(huán)境和熟悉環(huán)境之間不斷拉鋸的虛擬種群最終導(dǎo)致突變?cè)黾恿艘磺П?，最終找到了允許它們更容易在所需的相反特征之間切換的組合。

“種群最終占據(jù)的突變鄰域——通過進(jìn)化發(fā)現(xiàn)——是單個(gè)突變能夠重新配置這條途徑的地方，”解釋密歇根大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)家路易斯·扎曼。

但是，只有當(dāng)環(huán)境變化在每次轉(zhuǎn)換之間有足夠長(zhǎng)的時(shí)間時(shí)（理想情況下是 30 代），才會(huì)發(fā)生這種進(jìn)化能力的增加。

令人難以置信的是，一旦進(jìn)化能力增加，它們似乎就堅(jiān)持了下來，即使在進(jìn)一步突變之后也是如此。這可能是生命在進(jìn)化過程中積累更多復(fù)雜性的一種方式。

研究人員認(rèn)為，計(jì)算機(jī)模擬最能模擬單細(xì)胞、無性生物，但他們認(rèn)為，這些原理仍有可能在更復(fù)雜的生物體中發(fā)揮長(zhǎng)期作用。

雖然不斷發(fā)展的進(jìn)化還是有爭(zhēng)議的，還有一些新示例源于細(xì)菌研究。

“生活真的非常非常擅長(zhǎng)解決問題，”說扎曼?！盀槭裁催M(jìn)化論看起來如此有創(chuàng)意？看起來這種能力可能是自己進(jìn)化出來的。

這項(xiàng)研究發(fā)表在美國(guó)國(guó)家科學(xué)院 （PNAS.

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