任何学过生物学的人都听说过“适者生存”这句话。让世界各地的电视迷们松一口气的是,这个短语不是指身体健康,而是指进化的健身作为一个人口对于一个给定的物种来说,某个基因的某些变体(称为等位基因当这些等位基因被证明对生存有利时,就会在该群体中变得更加普遍。
胡椒蛾就是这一过程中最著名的例子。在英国工业革命之前,浅色的胡椒蛾数量远远超过深色的种类。然而,当工厂污染的城镇被煤烟覆盖时,深色的蛾子突然变得更好地伪装起来,以对抗食肉鸟类,在几十年内,深色的蛾子变得比浅色的蛾子更普遍。胡椒蛾的进化就是一个例子自然选择在市场中运作;最适合某一特定环境的遗传变异是最能茁壮成长的遗传变异。
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但并不是每个物种都足够幸运,拥有丰富多样的基因库。例如,像地震或快速气候变化这样的灾难性事件可能会灭绝一个物种的大部分,只留下少数基因相似的成员继续生存。过度捕猎也会产生同样的影响,导致生物学家所说的人口瓶颈.埃默里大学(Emory University)生物学教授横山正三(Shozo Yokoyama)博士说,即使物种从瓶颈中恢复过来,数量增加了,后代可能仍然缺乏遗传多样性,这是一个严重的障碍。
“为了进行自然选择,我们必须有变异,”横山博士说,“如果一个物种的成员有更多的变异,就有更好的机会通过自然选择找到这些基因。”
另一方面,如果一个物种的遗传变异很小,那么该物种可能无法适应不断变化的环境条件。遗传漂变,另一个重要的进化机制,也取决于显著的遗传变异(尽管在遗传漂变的情况下,机会决定了哪些等位基因变得普遍)。考虑到自然选择和遗传漂变是如何通过遗传多样性发挥作用的,你可能有理由怀疑拥有小基因库的物种是否能够进化。
的猎豹例如,美国曾经有四个不同的亚种,但现在在明显经历了种群瓶颈后,只有一个亚种。事实上,在研究了猎豹的酶之后,科学家们得出结论,就在最近的1万年前,还不到七只猎豹存活下来。猎豹可以通过近亲繁殖来增加它们的数量,但不能增加它们基因库的规模。猎豹缺乏基因多样性,这使得它很容易受到疾病和环境变化的影响。
在被猎杀到灭绝的边缘后,秃鹰也面临着类似的威胁;科学家们已经确定,仅存的几只鸟类都是从只有36只的种群进化而来的。秃鹰现在缺乏通过自然选择或遗传漂变有效进化的遗传多样性。但是猎豹和秃鹰的小基因库注定要灭绝吗?也许不是。
他们的希望在于突变。突变当遗传物质没有被正确复制时就会发生。通常情况下,突变要么是有害的,要么对生物体没有影响,但偶尔突变可以给一个物种的基因库带来积极的变化。更重要的是,突变的功能并不依赖于基因多样性。
横山博士说:“就遗传力而言,突变是导致群体遗传变异的唯一原因;它是这种变异的来源。”。“这种突变可以在任何时候发生在任何种群中。由于突变,种群总是有可能向新的方向进化。”
这意味着,即使一个物种完全没有遗传多样性,它仍然可以进化。横山博士表示,这对猎豹来说是个好消息。
“突变以一定的速度发生,然后选择或其他系统可以对其起作用,这取决于环境,”他说。“即使对猎豹来说,如果你等待的时间足够长,突变也会产生变异。”
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