據(jù)國外媒體報道,英國格魯斯特大學(xué)科學(xué)家亞當(dāng)-哈特最新研究發(fā)現(xiàn),人類在不經(jīng)意間影響了其它物種的進(jìn)化。越來越多的證據(jù)表明,諸如商業(yè)捕魚、狩獵等人類活動以及殺蟲劑和抗生素的使用導(dǎo)致物種進(jìn)化出現(xiàn)了許多戲劇性的進(jìn)化。當(dāng)你坐在餐桌前準(zhǔn)備享用一頓美味的烤雞大餐時,你可能根本不會聯(lián)想到物種進(jìn)化問題。但是,如果你仔細(xì)觀察一下就會發(fā)現(xiàn)一些異樣。那些又粗又脆的胡蘿卜、香嫩美味的雞肉、外觀看起來又紅又亮的西紅柿明顯與它們天然祖先有很大的差異。那些圈養(yǎng)的家畜和種植的農(nóng)作物往往都是在我們?nèi)祟惖挠绊懴逻M(jìn)行了人為的選擇,如口味和大小等方面,從而導(dǎo)致動物和植物的后代與祖先之間出現(xiàn)了不同的基因頻率。這種基因的變化就是進(jìn)化,而上述所說的進(jìn)化則來自于一個被稱為“人工選擇”的過程。
其實,自然選擇本質(zhì)上程序是一樣的。兩者不同之處在于,人工選擇是人類有意選擇個體進(jìn)行喂養(yǎng)和培育,而自然選擇的壓力則來自于弱肉強(qiáng)食和優(yōu)勝劣汰,比如雌性肯定不愿意與低劣品種的雄性交配,只有這樣才有可能讓一部分個體繁育出高質(zhì)量的下一代,而其它劣等個體則很少有機(jī)會繁育后代。如果這種能夠促進(jìn)父母提高繁育能力的特性遵循某種基因準(zhǔn)則的話,那么它們的后代也會遺傳這種特性,同樣也會改變這個種群的基因頻率。
、當(dāng)然,并不是所有的人工選擇壓力都是人為故意的?茖W(xué)家最新研究發(fā)現(xiàn),人類的許多活動無意間對物種進(jìn)化產(chǎn)生了重大影響。這種“非自然選擇”同樣促進(jìn)了物種的進(jìn)化。由我們?nèi)祟惢顒右鸬淖钪⒆钪匾摹胺枪室膺M(jìn)化”案例當(dāng)屬抗生素耐藥性?股叵蚣(xì)菌施加了巨大的進(jìn)化壓力,任何能夠抵抗住抗生素壓力的細(xì)菌都擁有巨大的優(yōu)勢,耐農(nóng)藥性也是同樣的道理。
非自然選擇和進(jìn)化的著名案例包括商業(yè)捕魚。通常是較大的魚類容易被捕撈上岸,而較小的魚類則能夠幸免于難。但是,這種效應(yīng)并不僅僅是一種統(tǒng)計學(xué)上的變化。美國加州大學(xué)圣克魯茲分?茖W(xué)家埃里克-帕爾科瓦科斯解釋說,“我們剔除了大魚,這樣就會對某魚群個體的體形大小產(chǎn)生直接影響。剩下的魚群就能夠感受到這種影響,因為剩下的較小魚類貢獻(xiàn)了更多的基因。”換句話說,“小個”基因得到了傳遞,而“大個”基因則因為商業(yè)捕魚而被選擇性地剔除了。
商業(yè)捕魚不僅僅會對魚群個體大小的進(jìn)化產(chǎn)生影響,而且也會對魚群個體的性成熟期產(chǎn)生影響,導(dǎo)致魚群個體更早熟。因為那些帶有晚熟基因的個體在還沒有機(jī)會繁育后代的時候就已經(jīng)被捕撈上岸,從而魚群中這部分晚熟基因也被排除了。這種由商業(yè)捕魚導(dǎo)致的選擇壓力和進(jìn)化還有更嚴(yán)重的生態(tài)系統(tǒng)后果。比如,大西洋真鱈以前可達(dá)數(shù)米長,而現(xiàn)在長度只有1米左右。帕爾科瓦科斯解釋說,“在一個生態(tài)系統(tǒng)中,某種生物可能曾經(jīng)是頂級捕食者,而現(xiàn)在則變成了其它生物的獵物!
此外,狩獵也會對物種進(jìn)化產(chǎn)生重大影響。分布于加拿大阿爾伯塔省等地的落基山大角羊一直是獵人們追逐的目標(biāo)。獵人們喜歡捕獵個體最大、最引人注目的雄性大角羊。這些大個子擁有強(qiáng)大的角,在與其它雄性打斗時往往勝算較大,因此也更容易打敗小個子大角羊,從而獲得更多與雌性交配的機(jī)會。加拿大阿爾伯塔大學(xué)科學(xué)家大衛(wèi)-科爾特曼教授的研究團(tuán)隊曾經(jīng)對落基山大角羊進(jìn)行了長達(dá)40年的研究。他們發(fā)現(xiàn),雄性落基山大角羊在年輕時角長得很快,但是一只成功的公羊必須要足夠長壽才有可能取得社會優(yōu)勢。一旦成功了,它就可能有許多后代。獵人們對這些大個子雄性大角羊施加了強(qiáng)大的進(jìn)化壓力。它們的大個子優(yōu)勢瞬間變成了劣勢,因為它們是獵人心目中最理想的獵物。這種壓力讓小個子大角羊獲得了機(jī)會。隨著大個子被捕獵,小個子越來越多,它們的基因也得以傳遞下來。和捕魚一樣,狩獵也導(dǎo)致進(jìn)化變化。因此,落基山大角羊也進(jìn)化得越來越小,已經(jīng)小了25%。
當(dāng)我們捕魚或打獵時,我們的行為與天然捕食者并不同。我們是無情的“超級捕食者”,只選擇那些最大的、最好的目標(biāo)。同樣,在改變環(huán)境方面,我們的做法也是大尺度的。城市化進(jìn)程仍在繼續(xù),一些物種要想生存下去,必須要忍受我們所創(chuàng)造的環(huán)境。在全球范圍內(nèi),我們的活動引起了氣候變化,產(chǎn)生了更大的物種進(jìn)化壓力。我們做的每一件事似乎都能夠帶來相應(yīng)的進(jìn)化后果。
雄性競爭可促進(jìn)新物種形成
據(jù)國外媒體報道,性選擇是否能夠?qū)е滦挛锓N的形成?這一問題一直是進(jìn)化生物學(xué)家爭議的熱點。此前大多數(shù)研究都聚集于自然選擇,而有的研究確實考慮到了性選擇,但主要關(guān)注雌性選擇交配對象與進(jìn)化的關(guān)系。美國密歇根州立大學(xué)生物學(xué)家最新研究發(fā)現(xiàn),雄性之間激烈的競爭對新物種的形成具有重要的作用。
美國密歇根州立大學(xué)生物學(xué)家通過對棘魚進(jìn)行跟蹤觀測與研究。研究成果顯示,雄性之間激烈的競爭對新物種的形成具有重要的作用。此外,這樣的競爭甚至可以消除不同物種之間的界線。研究項目負(fù)責(zé)人之一、美國密歇根州立大學(xué)生物學(xué)家珍妮特-博夫曼表示,“我們的論文之所以會引起特別關(guān)注,主要是因為這是首次有人發(fā)現(xiàn)雄性之間的激烈競爭對種群的分裂與融合有如此重要的影響!
研究人員介紹說,雄性之間這樣的競爭有些類似于籃球賽。某種淡水棘魚,其顏色主要是藍(lán)色的,其動作非常靈活迅速,像是一名后衛(wèi)。另一種棘魚則是深海魚,通體是黑色的,體形較大,像是一名中鋒。這樣的比賽當(dāng)然并不是發(fā)生于籃球場上,而是發(fā)生于巢穴周圍。雌性棘魚只愿意與擁有巢穴的雄性交配。雄性深海棘魚會站穩(wěn)在罰球區(qū)內(nèi),阻止對手的投籃,保護(hù)自己的巢穴。而靈活的雄性淡水棘魚會飛越對方的防線,直接摧毀對方的巢穴,同時保護(hù)自己的巢穴。兩種方式都有效,因此兩種雄性棘魚都能夠贏得“美人”歸。
珍妮特-博夫曼的研究團(tuán)隊主要成員還包括賈森-基吉、利利安娜-利特爾里等生物學(xué)家。博夫曼介紹說,“我們發(fā)現(xiàn),性選擇導(dǎo)致新物種以意想不到的方式形成。這恰恰發(fā)生于雄性主導(dǎo)的競爭,即互相斗爭并最終確定哪條雄性棘魚進(jìn)入交配區(qū)。我們的研究成果顯示,雄性競爭是新物種形成的關(guān)鍵驅(qū)動力,而且這一因素的重要性五倍于其它因素,而其它因素正是傳統(tǒng)自然選擇理論的依據(jù)。”
生物學(xué)家對棘魚的生活習(xí)性進(jìn)行了長達(dá)數(shù)千小時的觀測,如觀測它們守衛(wèi)巢穴、交配等行為。在觀測過程中,棘魚的食物來源、環(huán)境、捕食行為都未發(fā)生任何變化,而這些因素都是自然選擇所考慮的。生物學(xué)家之所以認(rèn)為發(fā)現(xiàn)了異常結(jié)果,是因為棘魚長期以來都被認(rèn)為是自然選擇的忠實執(zhí)行者。
當(dāng)然,環(huán)境變化和物種消失并不僅僅局限于棘魚。在非洲,其它魚類,如麗魚科魚由于受到農(nóng)業(yè)的影響而逐漸消失。在其它一些地區(qū),如五大湖和瑞士,污染也改變了白鮭魚的物種種類。由于近15年來污染受到嚴(yán)格的控制,瑞士境內(nèi)的白鮭魚物種種類有所反彈,但五大湖白鮭魚的命運(yùn)仍然未知。
博夫曼表示,“我們怎么才能得到新物種?它們源自何處?理解物種的形成和生物多樣性是理解我們這個世界的基礎(chǔ)!
2050年人類將進(jìn)化成全新物種
據(jù)報道,技術(shù)能使我們“進(jìn)化”成新的物種嗎?專家認(rèn)為被稱作Homooptimus超人類將能與機(jī)器進(jìn)行交談,實現(xiàn)“數(shù)字化永生”。
如果你不到40歲,你將擁有一個很好的機(jī)會,實現(xiàn)“數(shù)字化永生”。這是一種將你所有的想法和經(jīng)歷上傳并儲存在線上以供后代使用的理念。該理念源于未來學(xué)家蘭?皮爾森(IanPearson)。
蘭?皮爾森認(rèn)為技術(shù)不僅可以讓人類與計算機(jī)的融合,并有望創(chuàng)造出一種被稱作“Homooptimus”的新物種。新物種具備超強(qiáng)感官,是人類和電腦的混合物,最快可能在2050年實現(xiàn)。
物種進(jìn)化、基因突變會帶來什么后果?
生物學(xué)告訴我們,DNA通過復(fù)制,將基因信息代代相傳。而DNA復(fù)制的保真性是維持物種相對穩(wěn)定的主要因素。不過,這種保真性是相對的,在一定的條件下,DNA分子會發(fā)生損傷,或者說突變,這樣的結(jié)果有兩種,一種是導(dǎo)致復(fù)制或轉(zhuǎn)錄障礙,一種就是導(dǎo)致復(fù)制后基因突變,使DNA序列發(fā)生永久性的改變。
通常,我們?nèi)菀装淹蛔冋`解為都是危害生命的。誠然,某些基因突變會導(dǎo)致遺傳疾病和腫瘤疾病的發(fā)生。但是,DNA突變有消極的一面,也有積極的一面。從長遠(yuǎn)的生物進(jìn)化史看,物種進(jìn)化的根本原因就是基因突變的不斷發(fā)生所造成的,沒有突變就不可能有現(xiàn)在的生物世界。
只有基因型改變的突變形成DNA的多態(tài)性。有的突變沒有可察覺的表形改變,并且這種現(xiàn)象也相當(dāng)普遍。醫(yī)學(xué)領(lǐng)域可設(shè)計各種技術(shù)用于識別個體差異和種、株間的差異,如法醫(yī)學(xué)的個體識別、親子鑒定、器官移植的配型、個體對某些疾病的易患性分析等,都要用DNA多態(tài)性分析技術(shù)。但是,有些突變發(fā)生在對生命過程至關(guān)重要的基因上,可導(dǎo)致細(xì)胞乃至個體的死亡。人們常利用這些特性消除有害的病原體。
而通常人們認(rèn)為突變是有害的,主要是指某些突變會產(chǎn)生一些疾病,包括遺傳病、腫瘤及有遺傳傾向的病。少數(shù)已經(jīng)知道其遺傳缺陷在哪里,比如血友病是凝血因子基因的突變,地中海貧血時血紅蛋白基因突變等。有遺傳傾向的疾病,如高血壓、糖尿病、腫瘤等,可以肯定和生活環(huán)境有關(guān),但也有證據(jù)表明某些基因發(fā)生了變異。不過,涉及的基因不是少數(shù)幾個,而是眾多基因與生活環(huán)境因素共同作用的結(jié)果。
遺傳學(xué)家認(rèn)為:沒有突變就不會有遺傳學(xué)。突變也被視為物種進(jìn)化的“推動力”,不理想的突變會經(jīng)自然選擇過程被淘汰,而對物種有利的突變則會被累積下去。
那么基因突變和轉(zhuǎn)基因,以及雜交有什么關(guān)系呢?基因突變、雜交和轉(zhuǎn)基因都屬于不同的生物變異方式。而基因突變和雜交是自然的一種選擇,轉(zhuǎn)基因則是人為的;蛲蛔兪腔蛑袎A基的增加、缺失或者改變,會產(chǎn)生新的基因。而轉(zhuǎn)基因?qū)儆诨蛑亟M,不會產(chǎn)生新的基因。雜交則是人類向自然學(xué)習(xí)的結(jié)果,通過不同的組合,以及環(huán)境變量增加突變的概率來改變后代的基因。
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