一项新的研究表明,进化本身也可以进化

知新了了 2025-02-21 11:09:39

一种新的计算机模型表明,面对环境变化,进化过程可以变得更好。

生物面对环境变化而进化这一事实并不是什么新闻,但现在一项研究表明,进化过程本身也在进化。

进化的“可进化性”是一个有争议的概念,部分原因是它难以测量。生物通常会适应它们的环境;例如,一些细菌会迅速进化出对抗生素的耐药性。但是,这个过程本身是否也会随着时间的推移而改变,如果是这样的话,是什么推动了进化的进化?

发表在《美国科学院院刊》(PNAS)上的一篇新论文中,生物学家认为,随着时间的推移,进化会变得更好。该研究的作者提出,只要环境波动不是太快,这就可以通过“微调”人口对环境变化的反应来实现。

密歇根大学的进化生物学家、该研究的主要作者路易斯·扎曼在一份声明中说:“生命真的非常擅长解决问题。”“如果你环顾四周,你会发现生命中有如此多的多样性,而所有这些东西都来自一个共同的祖先,这对我来说真的很惊讶。为什么进化看起来如此具有创造性?似乎这种能力是自己进化出来的。”

为了验证他们的假设,路易斯·扎曼和他的同事们使用了一个计算机程序,在这个程序中,虚拟生物居住在一个环境中,在这个环境中,它们可以通过两种相互排斥的策略之一生存。在一种环境中,生物可以吃蓝莓来生存,但如果吃红莓就会死亡。在另一个实验中,红色的浆果是有营养的,蓝色的是有毒的。生物种群可以进化到只吃一种浆果,而不是两种浆果。

当研究人员反复交换这些虚拟世界中的条件时,在哪些浆果可以食用之间切换,随着时间的推移,它们的生命形式适应新环境的速度更快。当环境变化太快时,这种情况不会发生 —— 种群不可能在一代人的时间内进化。但经过几十代或几百代,适应能力增强并保持在高位。

“一旦一个种群达到了这种可进化性,它似乎就不会被未来的进化所抹去,”扎曼说。

作者在研究中写道,这种可进化性是由于两种模式:高突变率和随着时间的推移而增加的有益突变数量。高突变率使生物体有机会适应新的环境,因为有更多种类的个体可以生存和繁衍。同时,总的来说,大量有益的突变使生物体能够适应它们的祖先已经遇到的条件。

生物学家使用了简单的虚拟生物体 —— 相当于快速繁殖的微生物。但同样的规则可能适用于更复杂的生命,扎曼和他的团队在研究中写道。

“虽然我们使用的是一种非自然的研究系统,”他们说,“但我们的研究结果提供了对自然界中种群如何以及为什么如此无情地进化的见解。”

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