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生物进化是灌木不是树

发布时间:2019-01-22 18:13:58  来源:互联网   阅读:0

生物进化是“灌木”不是“树”?

达尔文的生物进化论一直是生物进化学的根基,100多年来人们对这一理念深信不疑。1月21日出版的英国《新科学家》杂志却载文称,达尔文认为生物进化呈树状的理论是错误的。

“生命进化树”就像大家谱

1837年7月,年仅28岁的英国生物学家达尔文,在伦敦的寓所里灵光一闪,在笔记本上画了一棵假想的树,以此来阐述物种进化方式,这是达尔文首次提出“树状生命进化论”。22年后,这一理论公之于众,在“生命进化树”理论的基础上,LUCA概念形成了。LUCA指的是“所有物种在分化之前的最后一个共同祖先”。由LUCA衍生出的一个躯干,经过一次次分裂,生长成一棵枝叶繁茂的大树,每个分支都相当于一个物种。“生命进化树”就像一个大家谱,展示了各个物种之间的关联。

在过去的150年中,生物学家们一直致力于完善“生命进化树”,使其更加细节化。法国巴黎第六大学生物学家艾瑞克·巴普提斯塔说:“长久以来,我们的梦想就是画出完整的‘生命进化树’。”

近年来,“生命进化树”日趋完善,但该命题本身却受到质疑。生物学家们目前正在讨论,有人认为“生命进化树”概念是错误的,是应该摒弃的。巴普提斯塔说:“我们没有证据能证明‘生命进化树’正确。”这种质疑就像一颗炸弹,轰动了生物界,因为它动摇了我们有关生物进化的根本理念。

简单的说,这个问题源于DNA(脱氧核糖核酸)。1953年DNA结构的发现,为生物进化学打开了新篇章。当研究了DNA序列,以及其他生物分子如RNA(核糖核酸)、蛋白质等,生物学家们认为,这样的发现证实了达尔文的“生命进化树”理论。他们的根据是,越接近的两个物种,其DNA、RNA、蛋白质序列就越接近。

20世纪90年代早期,生物学家发现了DNA排序中的问题。在实现了RNA排序之后,生物学家研究了细菌以及单细胞基因的排序。原本,人们期待DNA排序可以进一步证实RNA排序,可DNA与RNA的指向有时是统一的,有时却是相悖而行的。比如,根据RNA排序,物种A、B、C之间,物种A与物种B更接近;而根据DNA排序,物种A与物种C更接近。

“树状”还是“状”?

越来越多的细菌和动植物的基因测试显示,异种交配要比我们想象的复杂得多,这意味着基因并不是简单遗传给生命树上的个别枝条,它们还在物种之间以不同的进化路径转换,其结果是一个杂乱无章的“生命”,或者说,呈灌木状。

水平基因转移(HGT,指在不同生物个体间或单个细胞内部细胞器之间,遗传物质的交流)系统让生物学家意识到“生命进化树”理论暗含的意思。早在1993年,就有生物学家提出细菌的基因排序不是树状,而是状。1999年,美国《科学》杂志发表言论说:“‘生命进化树’并不是真实存在于自然界中的,而是人类用来规划自然界的一个理论。”但是,有研究者运用更多的研究捍卫达尔文的观点,认为所谓状的进化论是理想化、不切实际的想法。

“树状”和“状”的辩论在2006年正式拉开帷幕,位于德国海德堡的欧洲分子生物实验室派出由皮尔·博克领导的工作组,研究了来自细菌、古细菌以及真核细胞的191个基因组,他们发现,其中31组基因,没有任何迹象表明曾经被水平转移过,和尚未完善的“树”相近。

但是,来自德国杜塞尔多夫大学的达冈和马汀教授认为,31组的结果不能够证明什么,这个数字太小,不能代表其他基因组。

到目前为止,这场辩论仍然持续两极化状态

生物进化是灌木不是树

,博克和他的团队继续研究“生命进化树”理论,他说:“我们相信‘生命进化树’理论,虽然有水平基因转移的存在,但最终的形状还是树状的。”达冈及其团队也在为推翻“生命进化树”而不懈努力。2008年,达冈和他的团队研究了181个基因组,发现80%的基因组存在水平基因转移。

物种杂交催生新理念

有学者相信,杂交是物种进化的有力驱动。来自伦敦大学的生物进化学家詹姆斯·马里特说:“(杂交)是非常普遍的现象,有1/10的动物都是杂交的。”2008年,美国得克萨斯大学的科学家在包括家鼠、野鼠和非洲爪蛙在内的8种动物的基因组合中发现了一种奇特的DNA。这是鸡、大象和人类所没有的DNA,这说明它是一些动物通过异种交配形成的基因组。几年前,科学家也曾在牛体内发现蛇的DNA,鱼类、昆虫和植物中也都曾发现水平基因转移现象。这些新发现意味着,用达尔文的进化枝条来连接物种过于简单了。

正如法国生物学家巴普提斯特所说:“如果‘生命进化树’真的不存在,这对生物进化学意味着什么呢?这是非常恐怖的,我们坚信多年的理论居然是错误的。”巴普提斯特表示,“生命进化树”理论可能是错误的,但这不代表进化论本身是错误的,只不过,它并不像我们想得那么简单。有一些物种的进化是呈现树状的,有一些却不是,这比达尔文的理论要复杂一些。“生命进化树”理论也是具有深远意义的,只不过目前我们对进化论有了更深的认识,所以需要进一步研究。

对“生命进化树”的质疑在学界引起很大波澜。加州大学进化生物学家迈克尔·罗斯说:“‘生命进化树’正被掘坟埋葬。虽然有些人不承认,但我们对生物的整体基础观点需要改变。”

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