达尔文生命之树还能活多久?

时间:2009-02-14    作者:管理员    点击:1063次

    科技日报  在《物种起源》中,达尔文用生命树的形象来说明物种如何从一种进化成另一种。即使在今天,仍有许多人这样看待物种的进化,即生命之树的分支总是从较低处(代表祖先)萌发出来的。

  但是,一段时间以来,进化生物学家们已经意识到这张图并不是很清晰。最近,《新科学家》杂志的专栏文章调查了生物学家目前的看法:生物不仅会将性状传给他们的后代,还可能传递给其他活着的生物。文章指出,废除“生命树”也许是生物学发生革命性变化的开端。

  进化也许不像生命树那样明确,这样的想法对生物学家来说并不是新萌发出来的,事实上关于这方面的研究正在不断兴起。在20世纪50年代及此后的数十年里,DNA、RNA的发现以及蛋白质测序揭示出,那些一度在生命树上被认为彼此接近的物种,其实就分子水平而言是相当不同的。上世纪90年代早期,科学家们希望基因测序能帮助他们拼凑出生命树,但是事与愿违,所呈现出的总是相互矛盾的结果。譬如,某些物种基于DNA来说是密切相关的,但基于RNA来说则是相去甚远。

  为理解这些冲突,生物学家不得不重新构建达尔文的生命之树。达尔文生命树的假设是,生物主要进行“纵向”基因传递,将他们的性状传递给他们的后代。但除了这种“纵向”的基因转移外,生物也可能通过“横向”的基因转移与其他生物共享性状,甚至通过与其他物种的杂交来产生遗传上的混种。一如分子证据所示,横向转移与杂交的结果是形成了“生命网”,某些形状是物种共享的,有些性状是不共享的。或许,正如生物学家福特?杜利特尔所认为的那样,生命树仅仅是人类用来对自然进行分类的一种方法而已。

  今天,对于横向基因转移是否在进化中发挥着突出作用,还是仅仅增加了干扰,使得人们更难以确定生命之树复杂的分支,生物学家们仍有分歧。一些科学家认为,横向基因转移也许准确地解释了细菌、古细菌(archaea)以及如阿米巴原虫那样的原核生物等简单生物的进化,而复杂动物则是纵向进化的。但是,考虑到这些简单生物占了所有物种的90%%,且已存在了38亿年,而多细胞生物不过是从6.3亿年前才开始出现的,复杂生物的线性树也许更像整个生命网上的小分支。

  但最新证据表明,复杂生物体也有一个渐进的横向基因转移和杂交的进化历史。病毒似乎不断地从一个基因组将DNA剪下,然后又贴到另一个基因组上;在人体中,多达半数以上的DNA也许都是由病毒横向输入的。此外,杂交的发生也比先前所认为的更为普遍。最新证据甚至显示,早期的智人也许与某些已灭绝的相关物种杂交过,如直立人和尼安德特人。

  尽管这些相互关联性使得进化比原本想象的要更为复杂,不过纵向进程仍能完美解释多细胞生物间是如何彼此相关的,所以这棵生命树仍是相当有用的,不过只是部分有用,而非全部。更重要的是,理解进化分支的复杂性也许表明了生物学整体上远比看起来的复杂得多。就像《新科学家》所指出的,生物学领域非常类似于1900年前后的物理学,此时正是相对论和量子力学的突破性发现革新了人们看待这个物质世界的方式之前。(记者 冯卫东)

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