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让我们来重新审视一下进化论吧

2017-02-22 曹 兵/编译 世界科学

2016年12月上旬,一群著名的生物学家、医生、人类学家和计算机专业人士在伦敦会聚,探讨是否要对查尔斯•达尔文(Charles Darwin)于1859年出版的《物种起源》中提出的进化生物学概念作重大修订。这倒不是要完全抛弃自然选择的观点,而是他们认为,最近的科学研究表明自然选择并不能代表进化过程的全部。实际上,这不是第一次有人提出要对进化论做出修改。当然,与会专家也不能确定这次是否能够成功。会议共同主持人凯文•雷兰德(Kevin Layland)在会议中期告诉《量子》杂志,“我认为这次会议氛围挺好的,”他说,“目前还没有出现剑拔弩张的辩论争执。”


当前人们对进化的理解通常被称为“现代进化合成学说”,即进化本身是自然选择和基因变化两者共同作用的结果,后者的基础是格雷戈尔•孟德尔(Gregor Mendel)于《物种起源》发布6年后即1865年出版的研究成果。


现代进化合成学说出现于20世纪40年代,也就是今天学校所传授的核心内容。它认为,进化是生物经历微小的基因变化(孟德尔的贡献)后能否存活传给下一代(达尔文的自然选择过程)的产物。


皇家学会的一些科学家出席的“进化生物学的新趋势”会议传达出不同的声音:这不是全部的事实,应该考虑第三个因素,即行为和环境也能够引起新变化。参加会议的《量子》杂志记者卡尔•齐默(Carl Zimmer)说,研究者们并不是要全盘否定现代进化合成学说,而是想表达,这种学说并未抓住进化过程的全部精髓。


为此,出席会议的一些研究者提出了一种新观点,称之为“扩展进化合成”学说。这种新观点在达尔文和孟德尔的理论中加入了表观基因学的影响。


表观遗传学是指除了基因序列变化之外的其他因素。科学记者塔比瑟•鲍莱奇(Tabitha M. Powledge)介绍道:“简而言之,表观基因学就是用来解释环境因素是如何塑造自然的。”这个研究领域关注可遗传的基因变化,它不涉及DNA序列的变动,更多研究的是由表观基因组控制的基因的激活或失活,表观基因组是一层化学标记物,它包裹在基因组外部,定义其外形。表观基因组利用不同的化学反应过程,根据细胞作用不同,控制每个单独基因的打开或关闭。犹他大学制作了一个精彩的视频片段,解释了表观基因组到底是怎么一回事儿。


根据犹他大学的解释,表观基因组时时刻刻在应对外界环境的刺激压力、饮食、行为、毒素以及其他因素无时无刻不在规范着基因的表达。


科学家以前曾认为,当下一代出生后,其基因表达将会是白板一片。然而结果并不总是如此。至少对植物和真菌来说,这种理论是不成立的,无脊椎动物身上倒有此可能。一些表观基因标记物存续下来,因此,表观基因遗传可能在生物体的进化中发挥了作用。目前已经有一些证据表明这种情形也出现在脊椎动物身上,但是,大家还在就此进行激烈争辩,要想证明表观遗传的存在并不是轻而易举就能完成的。某种特征可能是隐蔽的或者微妙的DNA变化的结果,又或者某种生存环境引起了这种特征在后代中持续出现,而不是表观遗传发挥了作用。

表观遗传学家仍然希望他们的研究领域可以帮助解释现代进化合成学说无法解释的某些进化变化


来自皇家学会的梅琳达•泽德尔(Melinda Zeder)以人类在一万年以前转向农业生产为例,认为现代进化合成学说无法合理地解释这一现象以及随后的进化影响。种植庄稼要花费上数年的精力,无法看到其短期所能带来的进化效益。泽德尔告诉《量子》杂志:“种植庄稼无法让你马上获得食物、缓解饥饿,因此人类无法感受到立竿见影的效果。”另外有一种理论认为,气候变化使得农业生产大行其道,但没有足够的证据支撑这一理论。


泽德尔提出,不妨换一种思考方式,把当时的人类理解为具有创造性的个体,他们主观上决定通过种植业来改变环境,从而把人类的进化推到后来的新方向。这个过程被称为“生态位构建”,它不仅仅是一种人类行为。想想河狸及它们的大坝吧。


并不是每个人都认可表观遗传学的研究成果可以改变我们对于进化的理解,皇家学会会议的不少与会人士持消极态度。不是每个人都同意这些实验的结论,它们仅仅是研究过程中推导确定演示的结果,其他一些专业人士则注意到表观遗传学低估了大量基因变化所带来的灵活性,或者说可塑性。生物学家道格拉斯•富图玛(Douglas Futuyma)认为,表观遗传学的魅力在于,它把生物体从一个基因变化的被动接受者转变成为进化过程中一个积极的参与者。“我所理解的是:从情感上或者美学上认为引人入胜的特征无法成为科学理论的基础。”他说。


雷兰德告诉《量子》杂志:“关于这个争论,后续还会有无数的会议继续进行探讨,今天的只是第一次。”

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