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挑戰(zhàn)達爾文:微生物也是進化的主角?

挑戰(zhàn)達爾文:微生物也是進化的主角?

2013-03-19 15:07:28

  英國牛津大學(xué)研究群體演化的安迪·加德納就是反對者之一。他說:“我想說,大部分演化生物學(xué)家都會同意,(宿主與微生物之間)肯定存在大量合作,但它們之間也有沖突,微生物有時也會對宿主做一些不利的事情,因此我不太傾向于把它們納入一個整合的生物體。”

  對此持懷疑態(tài)度的人們還有另外一條理由——這是早已被證明的“錯誤”結(jié)論。19世紀(jì)初,讓·巴蒂斯特·拉馬克曾提出一套演化理論,認(rèn)為生物能夠把有生之年里獲得的適應(yīng)性特征傳給后代。盡管達爾文也有過類似想法,但隨著現(xiàn)代遺傳學(xué)的發(fā)展,這樣的觀點已經(jīng)被推翻了。

  但羅森伯格堅持:動物有時候能夠把后天獲得的特征遺傳下去,這個過程是可以用實驗來驗證的。羅森伯格與學(xué)生嘗試重復(fù)了一項前人的實驗——改變果蠅的飲食,觀察其后代是否會改變擇偶標(biāo)準(zhǔn)。他們發(fā)現(xiàn),兩代之后,以糖漿為食的果蠅不再與以淀粉為食的果蠅交配。但使用“利福平”殺死果蠅的細(xì)菌后,“淀粉果蠅”與“糖漿果蠅”又交配在了一起。這或許說明,微生物對宿主的繁殖和擇偶非常重要。

  盡管自然選擇解釋了物種如何隨時間變化,但對解釋新物種最初如何產(chǎn)生這個問題卻束手無策。達爾文在《物種起源》中也沒有講清楚這個問題。

  一般而言,生物學(xué)家把一群能夠相互交配產(chǎn)生后代的相似生物定義為一個物種。這樣也意味著,任何能夠阻止生物種群交配的因素,都有可能導(dǎo)致新物種的形成,例如一條山脈的崛起;一座島嶼同大陸的分離;擇偶偏好的改變;某種基因突變導(dǎo)致兩個品種雜交產(chǎn)下的后代無法存活……盡管這其中的大多數(shù)細(xì)節(jié)都還存在大量爭議,但如果飲食變化導(dǎo)致腸道細(xì)菌的改變,進而影響了果蠅擇偶的偏好,那么從理論上講,這就有可能導(dǎo)致一個物種一分為二——出現(xiàn)新的物種。

  這種情況還有待證明。美國斯沃斯莫爾學(xué)院的演化生物學(xué)家斯科特·吉爾伯特就對此提出了質(zhì)疑,“我認(rèn)為我們還沒有任何證據(jù)能夠證明,確實有物種由于微生物而形成”,“我還得不出那樣的結(jié)論”,“我只能說,共生生物有能力提供可以被自然選擇的多樣性。”美國芝加哥大學(xué)的演化生物學(xué)家杰瑞·科因非常贊同斯科特·吉爾伯特的觀點,“我?guī)缀跽也坏饺魏蝺?nèi)共生菌導(dǎo)致物種形成的例子,卻能列出一大堆生物基因改變產(chǎn)生新物種的例證。”

  美國紐約賓漢頓大學(xué)研究群體選擇的戴維·斯隆·威爾遜也認(rèn)為,就算真的證明共生微生物在新物種的形成過程中起著重要作用,那也不一定就支持把生物看成是“擁有全基因組的超有機體”這一觀點——物種形成可能只是微生物操縱宿主而帶來的副產(chǎn)物,并不是微生物和宿主為了共同利益一起演化的結(jié)果。

  對于這些質(zhì)疑,羅森伯格的回應(yīng)是:“話說得沒錯,但我們的研究才剛剛開始。”羅森伯格認(rèn)為現(xiàn)在甚至不知道大多數(shù)動物身上都有哪些微生物,更不用說理解它們在進化中所起的作用了。“我們以往傾向于把微生物與核基因分開對待,但我認(rèn)為現(xiàn)在的一些研究證明微生物與核基因組同樣重要。”波登斯坦說,“至少目前來看,復(fù)雜生命的‘共生’概念,還會在基礎(chǔ)生物學(xué)和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域長久地存在下去。”

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