《新科學(xué)家》1月8日刊封面文章:多樣性是讓物種得以在這個(gè)多變的世界中存續下去的關(guān)鍵,而演化可能找到了一條非同尋常的道路,來(lái)通向更豐富的多樣性。

倫敦之游為美國約翰霍普金斯大學(xué)的基因學(xué)家Andrew Feinberg帶來(lái)了認識演化的靈感。當 Feinberg游覽威斯敏斯特教堂,看到達爾文墓和牛頓墓,以及不遠處的狄拉克紀念碑時(shí),腦海中浮現出演化論和量子物理。隨之,他產(chǎn)生了一個(gè)新奇的觀(guān)點(diǎn):表觀(guān)遺傳變異(可遺傳的性狀改變但不涉及DNA序列的修改)為基因表達注入了海森堡式的不確定性,而這可以讓物種有更多機會(huì )生存下去。
簡(jiǎn)單的說(shuō),就是生物有一種內建的隨機機制來(lái)防止所有的雞蛋都放在一個(gè)籃子里。例如,容易積累脂肪的體質(zhì)有助于人度過(guò)饑荒但不利于健康。如果好日子持續多代,自然選擇就會(huì )在整個(gè)種族中剔除掉胖子基因。而當饑荒終于來(lái)臨的時(shí)候,種族可能就會(huì )滅絕。但如果有種機制讓某些人在具有和他人相同的基因時(shí)也會(huì )容易積累脂肪,那么在饑荒時(shí)期他們就可以將種族延續下去。
要認識的這個(gè)新觀(guān)點(diǎn)的意義,需要回溯一下演化論的歷史。拉馬克曾提出后天獲得的性狀是可以遺傳給下一代的。而達爾文也認為獲得性的變化為自然選擇提供了選項。雖然后來(lái)DNA讓獲得性遺傳沒(méi)了立足之地,不過(guò)最近的一個(gè)世紀以來(lái),人們重新認識到環(huán)境因素會(huì )導致生物產(chǎn)生可遺傳的變異。表觀(guān)遺傳的多種不同機制,例如DNA甲基化也已經(jīng)被發(fā)現了。
表觀(guān)遺傳在演化中起什么作用引起了廣泛的爭論,一些生物學(xué)家認為環(huán)境導致的表觀(guān)遺傳變異是適應的,而多數人的觀(guān)點(diǎn)則類(lèi)似達爾文:獲得性的改變也是隨機的,作為一種變異的來(lái)源受到自然選擇的作用。但表觀(guān)遺傳大多只能維持一代,這讓人很難想象它能在演化中起什么重要作用。
Feinberg的不確定假說(shuō)指出了表觀(guān)遺傳的另一種作用。他和同事在DNA甲基化的研究中發(fā)現不同個(gè)體,甚至同個(gè)體的不同細胞間,DNA的甲基化模式都有著(zhù)不同。而更令人驚訝的是,那些受甲基化影響明顯的基因正是控制著(zhù)身體基本發(fā)育的重要基因。這意味著(zhù)表觀(guān)遺傳變異會(huì )給表現型帶來(lái)明顯的變化。
生物學(xué)界對此反應不一,產(chǎn)生隨機表現型的機制要比產(chǎn)生單一表現型的更受自然選擇青睞,這在理論上的確存在可能。但還沒(méi)有真正的證據來(lái)證明甲基化的多變性的確就是適應的,是演化的結果。
如果Feinberg是正確的,演化所選擇的不是表觀(guān)遺傳性狀,而是產(chǎn)生表觀(guān)遺傳多樣性的機制本身。Feinberg推測,表觀(guān)遺傳變異和可能和肥胖癥和糖尿病等疾病有關(guān),如果確實(shí)如此,解決這些疾病問(wèn)題將要容易得多了。
Feinberg承認自己的假說(shuō)可能是錯誤的,但它也可能是理解演化、發(fā)育和常見(jiàn)疾病之間關(guān)系的丟失一環(huán)。
| 刊物: | 《新科學(xué)家》1月8日刊 |
|---|---|
| 導讀者: | 韓晶晶 |
| 原文: | 請看這里 |
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