唧唧堂名校科研介绍2014-07-31 2:23 PM

竹节虫基因组揭示了自然选择在平行演化中起的作用

对于生物学上争论不休的问题,纤细的竹节虫也许可以给出答案。虽然不同种群的竹节虫都进化出了相似的外观,但几乎都是源自不同的DNA变化。


“我认为这表明进化的可重复性相当低,”加拿大蒙特利尔麦吉尔大学的进化生物学家安德鲁·亨得利(Andrew Hendry)说到,他本人也参与了这项研究计划。


某些研究结果显示生物在相同环境中会朝着相同方向进化。刺鱼就是个很好的例子,冰川消退后,刺鱼入侵了许多江河湖泊,奇怪的是所有区域的刺鱼身上的铠甲都开始变少。有科学家通过观察不同的昆虫发现它们身上都带有相同的DNA能够帮助它们进食杀虫剂喷洒后的植物,这种现象被称作“平行进化”。


有批判者指出上述例子只是特例,由于有太多变量可以中止进化,他们认为人们无法预测进化趋势。


英国谢菲尔德大学的进化生物学家帕特里克·诺休观察了一种名为Timema cristinae的竹节虫。在加利福尼亚的多数地区,这种竹节虫主要由两种形态,一种是住在阔叶植物中的宽体竹节虫,一种是是居住在窄叶植物中的窄体竹节虫,背后有带状花纹。诺休和同事从多处山地中寻找两种竹节虫,它们找到几十只样本,并抽取染色体。


他们发现,两种形态的竹节虫有许多基因差别。让他们吃惊的是,同样外观但是取自不同山地的竹节虫,DNA变化方式相同的只有17%。也就是说,虽然基因中某些进化的主要进化特征是可以预测的,但其中充满了大量不确定基因变化。


另外,诺休的团队将数百只竹节虫转移到和他们体型不相匹配的作物上,并于一年后收集了他们的后代。他们检查了这些后代的DNA,想知道不同类型DNA的竹节虫的基因频率如何变化,再和它们父母的基因频率进行对比。基因频率的变化代表了某种基因构成相较于其它基因构成有更好的适应能力,带有这种基因构成的昆虫能够繁殖。结果几十种此类基因变化都与两种竹节虫之间的基因区别相吻合,暗示了这些区别是选择的结果,而非随机。


“人们已经可以对染色体进行研究,找出更多关于平行进化的根据,”英国牛津大学人口生物学家蒂姆·库尔森说。对于这项研究,他认为:“让人们理解了进化在分子水平是如何运作的。”

英文报道: 
STICK INSECT GENOMES SHOW HOW EVOLUTION REPEATS
http://www.jijitang.com/note/5468

论文原文: 
《竹节虫基因组揭示了自然选择在平行演化中起的作用》, 2014年5月16日发表于《Science》 
http://www.jijitang.com/note/5467

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