2008-11-06

选择的自由:放松选择、基因备份

放松选择(relaxed selection),这是一种与“自然选择”不同的进化方式。下面文字所摘抄的内容,其原文的中文翻译可在这里(科学松鼠会)获得,英文原文可在这里(科学松鼠会)这里(NewScientist)获得,(Christine Kenneally, 2008. Freedom from selection lets genes get creative)。


解答孟加拉雀之谜为解决生物学中更一般的问题带来了曙光,这个问题是:自然是怎么创造复杂事物的?我们倾向于认为进化是一场野蛮的竞赛,而行为的复杂性是这场竞争中被锤炼出来的辉煌战略。在跑道上,奔跑者努力超过可怕的气候、凶猛的病毒和饥饿的捕食者。在一切的幕后,DNA不断的复制并匆忙地变形,沿着突变DNA所开辟的道路,某些个体获得了异乎寻常的能力,这使得它们在这场奔跑中取得了竞争优势。可是,如果生物并不以这种方式进化呢?如果大自然最复杂的创造并不是如此辛苦的点滴积累,而更多的来自于一场随意的异想天开呢?

在Terry Deacon看来,与其说复杂性是适应环境的结果,不如说它更多的源于懒惰和幸运。Deacon是生物人类学和语言学方面的知名学者,他目前在加州伯克利大学工作。他对自然选择很感兴趣,但他不关心自然选择能够做什么,反而很好奇一个不经历自然选择的物种会发生什么。他相信,自然选择的缺席以一种重要但不为人知的方式推动着进化过程。事实上,他声称当选择的压力消除时,基因组开始漫无边际的散步,而一组无法预知、引人入胜且相互作用的效应开始展现。他相信这些效应不仅仅包括孟加拉雀的歌声,还包括我们人类的某些特别的身体和精神方面的属性,如我们的技术才华和语言天赋。如果这是真的,那么咱们也许得换个角度看待人类了:从适应环境的角度来看,与其说咱们是进化的顶峰,Deacon认为咱们更像退化的猿猴。

实验由英国爱丁堡大学的Graham Ritchie和Simon Kirby完成。他们用软件模拟了一个种群,种群中每个个体的生存依赖于它们能够识别其他个体的鸣唱,结果种群发展出了简单不变的歌声。在另一个代表驯养环境的实验中,实验者放松了对于歌声的选择压力,允许每个个体自由选择伴侣而不考虑它们的歌声。结果,这些个体(或者说“实验对象”)发展出了更加复杂和多变的歌声,不同代的歌曲之间又有许多创新和变化。

然而,放松选择最迷人的形式发生在一种生物主动的抵御自然选择时。例如,在石器和烹饪方面的技术创新使得我们的祖先无须再咀嚼难咬的蔬菜和肉食,这改变重构了我们的外貌。接着,农业让食物变得更可口,这降低了自然选择对我们的消化系统提出的要求。随着消化变得更容易,更多的能量可以被用于别的目的,特别是建立和运作一个更大的大脑。我们的祖先一次又一次的使用增强了的认知能力发明出越来越多的技术和文化方面的创新,这些创新又进一步帮助他们抵御了自然选择的压力。

当自然选择退居幕后,一个或一组基因不再被要求完成它们原本的特殊工作了。这种事情的发生,常常是因为一个基因在繁衍的过程中被偶然地备份了(gene duplication)。也许这种备份不能让个体变得更适应环境,但只要备份不影响个体的生存,它们就会被一代代的传下去。以后的某一天,备份部分可能发生变化,也许还有了新功能,如果进化同时又变得严酷,这些新的功能也许能对物种取得进化上的胜利起到积极作用。

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