尽管突变是进化的驱动力，并且是随机发生的，但对大肠杆菌的研究表明，自然界经常会一次又一次地找到相同问题的相同解决方案。
随着时间的推移，随机突变使生物能够适应和多样化，通常情况下，当同一物种在地理上分离的群体更适合其当地环境，并且与其他群体的成员越来越不同时，就会发生这种情况。
但这并不是产生遗传多样性的唯一方式。研究人员报告了丽鱼科鱼类、棕榈树和雀类适应不同的生态位并在同一地点生活的情况下，分裂成不同的物种。2008年，不列颠哥伦比亚大学（UBC）在温哥华的进化生物学家迈克尔·多贝利及其同事报告说，大肠杆菌细菌也可以在共享试管的情况下多样化。
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在该研究中，他们将易于消化的葡萄糖和较难消化的醋酸盐喂给同质的细菌种群，并让细菌大快朵颐。大肠杆菌可以在两种食物之间切换，但研究小组发现，在每个试管中都出现了两个群体，分别专门食用葡萄糖或醋酸盐。他们不知道的是，每个群体采取了哪条遗传途径来实现其专业化。
绘制进化图
在新的研究中，该研究今天在线发表在《公共科学图书馆生物学》上，多贝利和同样在UBC的同事马修·赫伦回到他们三个试管中的冷冻样品，并对实验各个阶段的17个基因样本进行了测序。DNA显示，在某些情况下，相同的突变独立地出现在所有三个试管中：尽管突变具有随机性，但环境中的相同变化有利于相同的遗传解决方案。
多贝利和赫伦还发现，一些突变仅按特定的顺序发生：在一个群体专门食用葡萄糖而另一个群体专门食用醋酸盐之后，两个群体都进化得可以更好地在膳食类型之间切换。直到第一个突变出现之后，最后一个突变才会有用，这有助于更快地耗尽食物供应。伦敦帝国理工学院的系统生物学家迈克尔·施通普夫说，这一发现是新颖的。尽管生物学家已经观察到性状按特定顺序出现，但到目前为止，没有人记录这些变化的遗传基础。
伊利诺伊州芝加哥大学的生物学家杰里·科因说：“了解改变的基因相同或不同的频率，这很有趣。” “这告诉我们进化的限制有多少。” 他指出，昆虫经常通过相同的常见突变进化出对杀虫剂的抵抗力。
进化限制
然而，科因补充说，将从诸如大肠杆菌这样的无性繁殖物种中推断出的内容外推到有性繁殖的生物身上可能不切实际。
施通普夫警告说，由于细菌生活在如此庞大的种群中，它们的总体进化可能比更大、更分散的物种更具可预测性。
施通普夫说，环境变化的速度也比大多数物种进化的速度要快，因此他对未来研究在变化的环境中进化的可预测性感兴趣。多贝利表示同意：他还有数十种在不同复杂程度的环境中进化的冷冻细菌株系，正在等待它们的基因组快照。