在经典的进化论观点中,生物体会经历随机的基因突变,自然选择最有利的突变。科学杂志最近发表的一项研究为这一理论增加了一个转折:群体基因组中已存在的变异可能在富足时期保持隐藏,但在紧张情况下会显现出来,随时准备帮助适应环境。
该理论的核心是一种名为 HSP90 的蛋白质。它与其他蛋白质结合,以保持它们的正确折叠。麻省理工学院生物学教授、科学论文的合著者苏珊·林德奎斯特 (Susan Lindquist) 过去几十年的工作已经证实,当 HSP90 从这项任务中分心时(例如在新压力的环境中可能发生的情况),曾经统一的性状突然显示出许多变异。
人们认为,当 HSP90 将蛋白质保持在某种形状时,它可以补偿蛋白质在几代人中逐渐产生的微小变异。当压力转移 HSP90 时,蛋白质的替代形式被释放,从而引发更广泛的性状变异。然后,自然选择可以作用于这些新性状,从而促进适应。
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该研究的主要作者、哈佛医学院的尼古拉斯·罗纳 (Nicolas Rohner) 在墨西哥脂鲤(一种栖息在河流中的鱼类)身上测试了这一想法。在遥远的过去,墨西哥脂鲤种群最终进入了水下洞穴,这是一种新的环境,鱼类通过失去视力来适应这种环境。
罗纳和他的同事在用 HSP90 阻滞剂处理过的水中饲养了地表鱼。他们发现,这些鱼的眼睛和眼窝大小的变异更大。用化学成分类似于洞穴水的水来刺激地表鱼,也会产生眼睛大小变异大于正常的后代。
尽管这些发现并不能证明 HSP90 掩盖的变异帮助鱼类改变了它们的眼睛,但它们为这一想法增加了合理性。压力如何诱导 HSP90 产生变异仍然是一个谜,但这是一个积极研究的课题。