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鱼类基因“小型化”!研究发现人类活动改变物种进化进程

来源:环球网 作者: 2016-2-14

摘要: 据国外媒体报道,英国格鲁斯特大学科学家亚当-哈特最新研究发现,人类在不经意间影响了其它物种的进化。越来越多的证据表明,诸如商业捕鱼、狩猎等人类活动以及杀虫剂和抗生素的使用导致物种进化出现了许多戏剧性的进化。当你坐在餐桌前准备享用一顿美味的烤鸡大餐时,你可能根本不会联想到物种进化问题。那些圈养的家畜......


据国外媒体报道,英国格鲁斯特大学科学家亚当-哈特最新研究发现,人类在不经意间影响了其它物种的进化。越来越多的证据表明,诸如商业捕鱼、狩猎等人类活动以及杀虫剂和抗生素的使用导致物种进化出现了许多戏剧性的进化。当你坐在餐桌前准备享用一顿美味的烤鸡大餐时,你可能根本不会联想到物种进化问题。但是,如果你仔细观察一下就会发现一些异样。那些又粗又脆的胡萝卜、香嫩美味的鸡肉、外观看起来又红又亮的西红柿明显与它们天然祖先有很大的差异。那些圈养的家畜和种植的农作物往往都是在我们人类的影响下进行了人为的选择,如口味和大小等方面,从而导致动物和植物的后代与祖先之间出现了不同的基因频率。这种基因的变化就是进化,而上述所说的进化则来自于一个被称为“人工选择”的过程。 

其实,自然选择本质上程序是一样的。两者不同之处在于,人工选择是人类有意选择个体进行喂养和培育,而自然选择的压力则来自于弱肉强食和优胜劣汰,比如雌性肯定不愿意与低劣品种的雄性交配,只有这样才有可能让一部分个体繁育出高质量的下一代,而其它劣等个体则很少有机会繁育后代。如果这种能够促进父母提高繁育能力的特性遵循某种基因准则的话,那么它们的后代也会遗传这种特性,同样也会改变这个种群的基因频率。 

、当然,并不是所有的人工选择压力都是人为故意的。科学家最新研究发现,人类的许多活动无意间对物种进化产生了重大影响。这种“非自然选择”同样促进了物种的进化。由我们人类活动引起的最著名、最重要的“非故意进化”案例当属抗生素耐药性。抗生素向细菌施加了巨大的进化压力,任何能够抵抗住抗生素压力的细菌都拥有巨大的优势,耐农药性也是同样的道理。 

非自然选择和进化的著名案例包括商业捕鱼。通常是较大的鱼类容易被捕捞上岸,而较小的鱼类则能够幸免于难。但是,这种效应并不仅仅是一种统计学上的变化。美国加州大学圣克鲁兹分校科学家埃里克-帕尔科瓦科斯解释说,“我们剔除了大鱼,这样就会对某鱼群个体的体形大小产生直接影响。剩下的鱼群就能够感受到这种影响,因为剩下的较小鱼类贡献了更多的基因。”换句话说,“小个”基因得到了传递,而“大个”基因则因为商业捕鱼而被选择性地剔除了。 

商业捕鱼不仅仅会对鱼群个体大小的进化产生影响,而且也会对鱼群个体的性成熟期产生影响,导致鱼群个体更早熟。因为那些带有晚熟基因的个体在还没有机会繁育后代的时候就已经被捕捞上岸,从而鱼群中这部分晚熟基因也被排除了。这种由商业捕鱼导致的选择压力和进化还有更严重的生态系统后果。比如,大西洋真鳕以前可达数米长,而现在长度只有1米左右。帕尔科瓦科斯解释说,“在一个生态系统中,某种生物可能曾经是顶级捕食者,而现在则变成了其它生物的猎物。” 

此外,狩猎也会对物种进化产生重大影响。分布于加拿大阿尔伯塔省等地的落基山大角羊一直是猎人们追逐的目标。猎人们喜欢捕猎个体最大、最引人注目的雄性大角羊。这些大个子拥有强大的角,在与其它雄性打斗时往往胜算较大,因此也更容易打败小个子大角羊,从而获得更多与雌性交配的机会。加拿大阿尔伯塔大学科学家大卫-科尔特曼教授的研究团队曾经对落基山大角羊进行了长达40年的研究。他们发现,雄性落基山大角羊在年轻时角长得很快,但是一只成功的公羊必须要足够长寿才有可能取得社会优势。一旦成功了,它就可能有许多后代。猎人们对这些大个子雄性大角羊施加了强大的进化压力。它们的大个子优势瞬间变成了劣势,因为它们是猎人心目中最理想的猎物。这种压力让小个子大角羊获得了机会。随着大个子被捕猎,小个子越来越多,它们的基因也得以传递下来。和捕鱼一样,狩猎也导致进化变化。因此,落基山大角羊也进化得越来越小,已经小了25%。 

当我们捕鱼或打猎时,我们的行为与天然捕食者并不同。我们是无情的“超级捕食者”,只选择那些最大的、最好的目标。同样,在改变环境方面,我们的做法也是大尺度的。城市化进程仍在继续,一些物种要想生存下去,必须要忍受我们所创造的环境。在全球范围内,我们的活动引起了气候变化,产生了更大的物种进化压力。我们做的每一件事似乎都能够带来相应的进化后果。 

  

雄性竞争可促进新物种形成 

据国外媒体报道,性选择是否能够导致新物种的形成?这一问题一直是进化生物学家争议的热点。此前大多数研究都聚集于自然选择,而有的研究确实考虑到了性选择,但主要关注雌性选择交配对象与进化的关系。美国密歇根州立大学生物学家最新研究发现,雄性之间激烈的竞争对新物种的形成具有重要的作用。 

美国密歇根州立大学生物学家通过对棘鱼进行跟踪观测与研究。研究成果显示,雄性之间激烈的竞争对新物种的形成具有重要的作用。此外,这样的竞争甚至可以消除不同物种之间的界线。研究项目负责人之一、美国密歇根州立大学生物学家珍妮特-博夫曼表示,“我们的论文之所以会引起特别关注,主要是因为这是首次有人发现雄性之间的激烈竞争对种群的分裂与融合有如此重要的影响。” 

研究人员介绍说,雄性之间这样的竞争有些类似于篮球赛。某种淡水棘鱼,其颜色主要是蓝色的,其动作非常灵活迅速,像是一名后卫。另一种棘鱼则是深海鱼,通体是黑色的,体形较大,像是一名中锋。这样的比赛当然并不是发生于篮球场上,而是发生于巢穴周围。雌性棘鱼只愿意与拥有巢穴的雄性交配。雄性深海棘鱼会站稳在罚球区内,阻止对手的投篮,保护自己的巢穴。而灵活的雄性淡水棘鱼会飞越对方的防线,直接摧毁对方的巢穴,同时保护自己的巢穴。两种方式都有效,因此两种雄性棘鱼都能够赢得“美人”归。 

珍妮特-博夫曼的研究团队主要成员还包括贾森-基吉、利利安娜-利特尔里等生物学家。博夫曼介绍说,“我们发现,性选择导致新物种以意想不到的方式形成。这恰恰发生于雄性主导的竞争,即互相斗争并最终确定哪条雄性棘鱼进入交配区。我们的研究成果显示,雄性竞争是新物种形成的关键驱动力,而且这一因素的重要性五倍于其它因素,而其它因素正是传统自然选择理论的依据。” 

生物学家对棘鱼的生活习性进行了长达数千小时的观测,如观测它们守卫巢穴、交配等行为。在观测过程中,棘鱼的食物来源、环境、捕食行为都未发生任何变化,而这些因素都是自然选择所考虑的。生物学家之所以认为发现了异常结果,是因为棘鱼长期以来都被认为是自然选择的忠实执行者。 

当然,环境变化和物种消失并不仅仅局限于棘鱼。在非洲,其它鱼类,如丽鱼科鱼由于受到农业的影响而逐渐消失。在其它一些地区,如五大湖和瑞士,污染也改变了白鲑鱼的物种种类。由于近15年来污染受到严格的控制,瑞士境内的白鲑鱼物种种类有所反弹,但五大湖白鲑鱼的命运仍然未知。 

博夫曼表示,“我们怎么才能得到新物种?它们源自何处?理解物种的形成和生物多样性是理解我们这个世界的基础。” 

 

2050年人类将进化成全新物种 

据报道,技术能使我们“进化”成新的物种吗?专家认为被称作Homo optimus超人类将能与机器进行交谈,实现“数字化永生”。 

如果你不到40岁,你将拥有一个很好的机会,实现“数字化永生”。这是一种将你所有的想法和经历上传并储存在线上以供后代使用的理念。该理念源于未来学家兰·皮尔森(Ian Pearson)。 

兰·皮尔森认为技术不仅可以让人类与计算机的融合,并有望创造出一种被称作“Homo optimus”的新物种。新物种具备超强感官,是人类和电脑的混合物,最快可能在2050年实现。 

  

物种进化、基因突变会带来什么后果? 

生物学告诉我们,DNA通过复制,将基因信息代代相传。而DNA复制的保真性是维持物种相对稳定的主要因素。不过,这种保真性是相对的,在一定的条件下,DNA分子会发生损伤,或者说突变,这样的结果有两种,一种是导致复制或转录障碍,一种就是导致复制后基因突变,使DNA序列发生永久性的改变。 

通常,我们容易把突变误解为都是危害生命的。诚然,某些基因突变会导致遗传疾病和肿瘤疾病的发生。但是,DNA突变有消极的一面,也有积极的一面。从长远的生物进化史看,物种进化的根本原因就是基因突变的不断发生所造成的,没有突变就不可能有现在的生物世界。 

只有基因型改变的突变形成DNA的多态性。有的突变没有可察觉的表形改变,并且这种现象也相当普遍。医学领域可设计各种技术用于识别个体差异和种、株间的差异,如法医学的个体识别、亲子鉴定、器官移植的配型、个体对某些疾病的易患性分析等,都要用DNA多态性分析技术。但是,有些突变发生在对生命过程至关重要的基因上,可导致细胞乃至个体的死亡。人们常利用这些特性消除有害的病原体。 

而通常人们认为突变是有害的,主要是指某些突变会产生一些疾病,包括遗传病、肿瘤及有遗传倾向的病。少数已经知道其遗传缺陷在哪里,比如血友病是凝血因子基因的突变,地中海贫血时血红蛋白基因突变等。有遗传倾向的疾病,如高血压糖尿病、肿瘤等,可以肯定和生活环境有关,但也有证据表明某些基因发生了变异。不过,涉及的基因不是少数几个,而是众多基因与生活环境因素共同作用的结果。 

遗传学家认为:没有突变就不会有遗传学。突变也被视为物种进化的“推动力”,不理想的突变会经自然选择过程被淘汰,而对物种有利的突变则会被累积下去。 

那么基因突变和转基因,以及杂交有什么关系呢?基因突变、杂交和转基因都属于不同的生物变异方式。而基因突变和杂交是自然的一种选择,转基因则是人为的。基因突变是基因中碱基的增加、缺失或者改变,会产生新的基因。而转基因属于基因重组,不会产生新的基因。杂交则是人类向自然学习的结果,通过不同的组合,以及环境变量增加突变的概率来改变后代的基因。


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