生命起源和进化

据physorg网站2007年10月10日报道，美国威斯康辛大学麦迪逊分校研究人员发现了分子所具有的一项绝技，他们在基因层面上详细阐述了自然选择的过程。

霍华德.休医学研究所研究员肖恩.B.卡罗尔和前美国威斯康辛大学麦迪逊分校研究生克里斯.托德.黑亭基尔在《自然》杂志上撰写了一篇论文，详细阐述了单个酵母基因是如果在许多代时间内分裂成两个，以便更加有效地适应环境。

他们的研究显示，基因分裂是推动进化的最基本动力。卡罗尔是全球著名的进化生物学家，他说，“这是新能力出现，新功能进化发展的原因。蝴蝶、大象和人类身上正在发生这种变化。进化一直在进行之中。”

此项研究意义重大，是因为它让我们从最基层面了解了生物体变得更加适应他们所处环境的方式。研究为我们揭示了自然选择的工作方式。自然选择这一重要的理论最先由查尔斯.达尔文提出，达尔文认为积聚无规则变化，然后量变引发质变，从而提升生物体的生存能力，被自然“选择”遗传给未来后代。

此项新研究重新演示了1亿年前或几年前酵母系列基因的改变，当一个关键基因被复制时，它会将它的营养处理反应分开来，以便更好地利用酵母所依赖的食物，即糖。

卡罗尔说，“我们发现的一个崭新东西就是基因复制。当你有一个基因的两个复制品时，有利改变可能就会出现，使一个或两个复制基因能够出现新的功能，并保留老的功能。这一现象将每时每刻在每一个活的生物体中发生。我们当中的许多人正携带有复制基因，只是我们并没有意识到这些基因复制的开始和结束。”

卡罗尔称，简尔言之，两个基因可能比一个更好，这正如多余劳动力会促使劳动力分工一样。基因能够做很多事情，复制添加一个新的遗传源，这一新遗传源可以分担工作量或新添功能。

比如，就人而言，我们能够看到颜色，需要我们具有不同的分子接受器，以辨别红色和绿色的差别，但是这两种分子接受器可能都来源于相同的视觉基因。卡罗尔称观测进化进程的难点在于自然遗传改变经常是非常缓慢的，化学碱基对的微小改变就需要基因数千至数百万年的日积月累。

测量此类微小改变需要一种像简单的啤酒酵母一样的生物体模型，在相当短的一段时间内就可以产出大量后代。卡罗尔称，酵母是非常完美的，因为他们的生殖能力使遗传改变研究能够更加深入，获得更加精确的研究成果，研究人员可能生产和快速计算大量生物体的基因改变情况。

如果对果蝇这种生物学最佳模型进行相同研究，则需要能够装满一个足球场的果蝇，且工作量也要多年时间。

卡罗尔称，“在非常微小的进化中，基因分裂过程往往会变得更好。当经过一段时间后，这些非常微小的变化将使一群生物体获得成功，他们将把其它生物体淘汰出局。”
新研究从不同地区的酵母中提取出基因组，以评估他们对孪生基因表现的影响力，同时对另外一个仅保留有单一基因副本的酵母基因进行处理。美国威斯康辛大学麦迪逊分校科学家解释到，“我们对进化过程进行还原”。

此项研究详细演示了古代基因是如何通过复制和劳动分工提升效率的。

卡罗尔说，“他们在工作中采取最佳方式。他们共商工作，共同工作使他们的表现比古代基因的更好。自然选择使一个基因具有两种功能，创造一个两种特定基因的组装线。”

A gene divided reveals the details of natural selection

一提到自然选择，人们自然而然地就会想到漫漫历史长河。但一个国际科学家小组最近发现，一种热带蝴蝶抵御细菌的自然选择过程可以在不到一年的时间内完成。相关论文发表在7月13日的《科学》杂志上。

研究人员在南太平洋萨瓦伊岛发现，一种Wolbachia细菌会导致这种名为“蓝月亮”的蝴蝶(Hypolimnas bolina)中的99%雄性死亡。然而令人惊奇地是，幸存者在不到一年的时间里繁殖了10代，其中能够抵抗细菌入侵的雄性蝴蝶比例从1%一跃升至39%。

科学家认为，雄性蝴蝶数量在一年中的惊人反弹是因为该物种抑制细菌的基因出现几率大大上升。该抑制基因遗传自雌性蝴蝶，而缺乏该基因的雄性往往还未变成毛虫就已经死亡。

论文第一作者、美国加州大学伯克利分校和英国伦敦大学学院(University College London)的Sylvain Charlat表示，“就我所知，这是迄今为止科学家观测到的最快进化过程。该发现表明，当一个物种面临非常巨大的选择压力，比如雌雄比例极度失调时，进化过程将会大大加快。

这种影响性别比例的基因突变对物种的影响要远远大于控制翅膀颜色或者触角长度的基因突变的影响。”

不过，科学家目前还不清楚这种基因突变是在当地偶然出现的，还是东南亚的蝴蝶“移民”引入的。Charlat表示，“不论该基因突变是通过哪一种途径来的，接下来的一步都是快速的自然选择。受感染的雌性生育大量雄性，而每个雄性与多个雌性交配，因此一代一代传下来，抑制基因在雄性个体中的比例就会越来越高。”

论文高级作者、伦敦大学学院的进化遗传学家Gregory Hurst表示，“我们常常认为自然选择是个缓慢的过程，要经历千百年的时间。但最新研究中的蝴蝶进化只用了一眨眼的功夫，真是不可思议。”