初中生物课外阅读

进化是随机的吗?

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长期以来,科学家们一直认为生物的进化(基因突变)是随机发生的,然后在自然选择的作用下发展或消亡。但是据来自英国《新科学家》的消息称,美国科学家发现,当有亲缘关系的物种各自独立进化表现出相类似的生理特性时它们一般都采用同样的基因来完成上述任务。
自然界经常采用相似的解决方法来应对特定的问题,这种现象被称为趋同性。例如,不同属的蝴蝶会采用相似的翅膀图形来警告掠食者它们与著名的大王蝴蝶和红黑蝴蝶一样是有毒的。威斯康星-麦迪逊大学的森·卡罗说:“不过我们现在仍不能确定由相同基因变化导致的相似蝴蝶图形是否是通过不同方式进行的。”
现在,由卡罗领导的研究小组和另一支由普林斯顿大学大卫·斯通领导的小组都发现,在亲缘物种中进化出相同的特点主要是依靠相同基因来实现的。卡罗说:“这刚刚揭开了趋同性神秘面纱的一角。”
他的小组研究了具有不同腹部节段色素分布模式的果蝇。例如,在Drosophila种果蝇身上每节都有一个黑色条纹,并且最后两节的条纹雄性的要比雌性的颜色深。
研究人员分析了13种果蝇,他们发现其中9种是由一个被称为bab2的基因控制着色素的分布:bab2表达的水平越高色素带的颜色越浅。卡罗说“在Drosophila种果蝇身上同样的基因参与到各种色素模式的形成。”这就意味着进化是由同样的基因经过几次而形成的。
但是在两种色素分布不是由bab2基因控制的果蝇D.santomea和D.serrata中,卡罗的研究队伍发现,该基因的作用是控制被称为毛状体的从细胞中生长出来的毛发状保护物的类型。如果bab2基因被保留下来从事其他的功能,那么,色素的进化肯定需要通过另外的途径来完成──一个科学家们还没有发现的途径。卡罗说:“肯定不止一种进化途径。但是目前的结果倾向于进化是通过同一基因经过多次而完成的。”
进一步的证据来自Drosophila种果蝇的幼虫,这些幼虫在背部具有毛状体。其中一些没有毛状体,好像秃子一样,这些幼虫中出现了极度变化的类型,从毛发状毛状体一直到秃头均有。而它们共同的祖先却没有这些特点,因此它们的变化是各自独立进行的。斯通及其同事发现秃头现象与被称为shavenbaby的基因有直接关系。斯通说:“这种现象与9种物种精确地匹配。”
荷兰莱登大学的米切尔·瑞查德森认为上述结果十分有价值。他说:“这意味着进化并不是沿特定方向进行的。可以有各种变化,但是仅有某些变化能够发展起来。”
但是瑞查德森同时指出,虽然物种间相同的特点可能与相同的基因相关,但是并不表示与相同的突变相关,有可能是不同的突变导致了相同特点的表达。
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