新证据显示进化本身实际上可能正在进化
计算机模拟表明,进化本身可能是进化的,这取决于环境压力。这意味着不仅生物代际时间的变化但改变他们的过程也在发生变化。
这是一件很难研究的事情,因为生物的进化可能涉及很长的时间尺度。因此,密歇根大学进化生物学家 Bhaskar Kumawat 及其同事转向随机变异、自我复制的程序,这些程序在数字环境中竞争,在那里它们面临回报和挑战。
在一系列模拟中,人群可以使用两个组成部分——一个是有益的,一个是有毒的。然而,在某些情况下,这些成分会以快速、中等或慢速切换性状,需要种群适应新的环境。
这些测试揭示了两种“进化性”机制,通过这种机制,进化过程可以随着时间的推移而变化。一个是种群突变率的变化。
“更高的突变率不需要在任何一个特定环境中导致进化能力的提高,但在暴露于许多环境挑战时会产生广泛的适应性影响,”该团队解释在他们的论文中。
通常,在稳定的环境中,突变率会降至最低,因为随机突变会带来负面后果的风险。当环境变化过快时,突变率也会直线下降。
通过挑战虚拟的“有机体”,变化期与代际常态的平静交织在一起,负面突变的风险和适应新事物的需求之间的平衡逐渐发生变化。
这导致突变率增加,从而能够快速适应新环境。
“非常......我们看到,在以中等速率变化的环境中,种群保持着更高的突变率,“Kumawat 及其同事发现.
第二种机制似乎可以微调这些突变的景观,以允许生命在几代人中在以前已知的环境之间来回转换,例如在干旱和潮湿条件之间。
在新环境和熟悉环境之间不断拉锯的虚拟种群最终导致突变增加了一千倍,最终找到了允许它们更容易在所需的相反特征之间切换的组合。
“种群最终占据的突变邻域——通过进化发现——是单个突变能够重新配置这条途径的地方,”解释密歇根大学进化生物学家路易斯·扎曼。
但是,只有当环境变化在每次转换之间有足够长的时间时(理想情况下是 30 代),才会发生这种进化能力的增加。
令人难以置信的是,一旦进化能力增加,它们似乎就坚持了下来,即使在进一步突变之后也是如此。这可能是生命在进化过程中积累更多复杂性的一种方式。
研究人员认为,计算机模拟最能模拟单细胞、无性生物,但他们认为,这些原理仍有可能在更复杂的生物体中发挥长期作用。
虽然不断发展的进化还是有争议的,还有一些新示例源于细菌研究。
“生活真的非常非常擅长解决问题,”说扎曼。“为什么进化论看起来如此有创意?看起来这种能力可能是自己进化出来的。
这项研究发表在美国国家科学院 (PNAS.