一項最近研究顛覆了傳統(tǒng)的進化理論,,預示著基因變化的累積并不是由自然選擇決定,。
進化論研究的核心是描述生物進化的歷史(系統(tǒng)進化樹)和探索進化過程的機制。自本世紀中葉以來,,隨著分子生物學的不斷發(fā)展,,進化論的研究也進入了分子水平。當前分子進化的研究已是進化論研究的重要手段,,并建立了一套依賴于核酸,、蛋白質(zhì)序列信息的理論方法。近年來,,隨著序列數(shù)據(jù)的大量增加,,對進化關系的爭論也越來越激烈。不少的研究結(jié)果對分子進化論的范例也提出了一些異議,。
最近的這項由芝加哥大學的研究人員主持的研究表明,,進化論中被接受的變異比率同時也會被某個基因發(fā)生新變異的速度所嚴重影響:新變異的速度越快,這些變異被接受的比率也就越高,。
芝加哥大學遺傳學助理教授,,霍華德醫(yī)學研究中心研究員布魯斯(http://hominid.uchicago.edu/,)說:“我們發(fā)現(xiàn)了一個驚人的現(xiàn)象,這一現(xiàn)象對流行了幾十年的分子進化論的范例是一個重大挑戰(zhàn),。”
幾十年來,,分子進化論者都相信,無論某個基因發(fā)生了多少變異,,以及這些變異是否全部被機體記憶并遺傳,,基本上都是由自然選擇決定的。這項新的研究顯示,,新變異發(fā)生的速度同時也對變異是否會被固定遺傳產(chǎn)生一定的影響,。
三十多年來,分子進化學家一直認為特定基因中突變的數(shù)目以及突變在某些物種中是否保留下來主要是由自然選擇決定的,。但是,,新的資料表明基因變化的積累不僅僅由自然選擇決定。芝加哥大學的一項研究表明進化過程中被接受的突變百分率還受到基因中新突變發(fā)生的速度的強烈影響:新突變出現(xiàn)的速度越快,那些被接受的突變的百分率就會越大,。
這個現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了盛行數(shù)十年的經(jīng)典分子進化理論,。這項研究的發(fā)現(xiàn)將公布在2005年7月的Trends in Genetics上,目前已經(jīng)可以在6月7日的雜志網(wǎng)站上獲得,。
Lahn研究組分析了近6000個基因:對于每個基因,,他們比較了兩個哺乳動物種類中序列的差別。這樣他們就可以測量一個特定基因的突變率,,尤其是不影響蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的同義突變(Ks)率,。這類突變在功能上是中性的,即自然選擇對它們是否在進化過程中被接受不產(chǎn)生影響,。研究組還研究了非同義突變(Ka,,影響蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的突變)的突變率。這些突變是典型的受自然選擇影響的主體,。
接著,,研究人員分析了Ka/Ks率。低的Ka/Ks率表示強大的選擇,;相反,,高的百分率表示弱的選擇。一些基因的這個比率是零,,即意味著蛋白質(zhì)變化不能接受,;一個假基因的這個比率約為1——這意味著同義突變和非同義突變被接受的幾率是相同的。一個在有機體中具有重要功能的基因,,其Ka/Ks率一般都很低,。
無論特定基因中的新突變率如何,研究人員還是認為在進化中發(fā)生的被接受的非同義突變的百分率是恒定的,。
這些新數(shù)據(jù)表明如果一個基因中發(fā)生的突變越多,,那么這個基因往往接受那些突變的百分率也越高。