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2012-06-09 14:22:46 作者:风满袖 来源:化石网 浏览次数:94 文字大小【】【】【

摘要: (化石网/风满袖 编译)亚利桑那大学(University of Arizona)的生物学家们发现:进化的一个重要驱动力是细胞所犯的错误以及生命体如何应对这种错误。他们的发现为经济学和社会学提供了创造性发现的经验。 ...

    (化石网/风满袖 编译)亚利桑那大学(University of Arizona)的生物学家们发现:进化的一个重要驱动力是细胞所犯的错误以及生命体如何应对这种错误。他们的发现为经济学和社会学提供了创造性发现的经验。


    达尔文在意识到基因变异在生物进化过程中所起的关键性作用之后,于此认识基础之上建立了自然选择学说。一些个体对于某种特定的自然环境要比其他个体具有更强的适应能力,这使得它们具有更大的机会生存下来并且将这些基因传给下一代。但是,对于进化生物学家而言,关于大自然最初是如何产生变异的具体过程依旧是一个迷。


    亚利桑那大学的生态学和进化生物学学院的副教授J.Masel以及博士后E.Rajon发现了生物如何处理遗传密码中的错误。人们一直认为遗传密码会对生物体适应新环境的行为——即进化的过程——产生深远的影响。


    Masel介绍道:“进化需要一个场所将这些变异付诸实践。这就如同激烈的商战:新的产品和想法总是需要一些测试以检验它们能否禁得住挑战。”该研究发现发表在美国国家科学院院刊(PNAS)杂志上。


    然而在自然界中,这恰恰相反,比如说很多能够帮助生物适应新环境的新的特征在最初都是一些错误:细胞产生的错误转录和翻译出性质或者功能变化了的蛋白质,即便是基因本身没有错误。过了一段时间,这些错误会回到基因里面最终保持不变。Masel说:“如果这种转录和翻译基因信息的机制是完美无缺的,那么生物体将会是一直保持不变的而且也不能够适应新环境或者环境中的变化。”


    Masel和Rajon在论文中指出生物在面对由于错误所导致的危害时具有两种选择。其中之一便是在最初第一步就避免错误,比如说具备一个矫正机制以识别出和改正那些错误。作者们称其为整体措施,因为它对于所有错误而言都是一样的,都需要审视所有过程。


    另外一种是允许错误发生,但是演化发展的很稳健以至于影响到了每一个个体。Masel和Rajon称这种策略为局部措施,因为它缺少整体全面的矫正机制,它要求每一个个体对出现的错误都要有一定的适应性。


    Masel 说:“我们发现非常少数的物种会演化出整体措施,而绝大多数的物种会演化出局部措施。实际中大多数的物种不会朝任意一个方向发展,而是被吸引至一个或者其他方向。但是一旦它们这样子做,它们很少选择,即使是在进化过程中。”


    在酵母的认识的基础上,Masel和Rajon构想出了一个数学模型并且在计算机上运算出了物种中的基因变化。


    他们指出:避免或者修复错误只是以原来为标准,生物可能在将基因转录翻译成蛋白质的过程中已经演化出了没有出现错误的高准确性。然而,在保持蛋白质无误和允许存在潜在的有害错误之间存在着一个平衡。


    在之前已经出版的文章中,Masel团队引入了这样的观点:物种间的差异产生“充满希望的和令人绝望的怪物”——那些经过基因变异的生命体,这些生命体的基因序列大多是无害的或者致命的。


    Masel和Rajon告诉我们自然界中的变异来自于两个方向:有规律的变异,其大部分时间是有害的,因为基因突变产生一些有用甚至很好的结果的机会是很渺茫的;另一种叫做隐秘变异,其不可能是致命的,更不可能是基本上无害的。


    因此,隐秘变异如何起作用及其在演化中的重要性?


    考虑到会出现一定数量的错误,同时又不能运用整体矫正方法消除这些错误,生命体从Masel所谓的预选(pre-selection)获得了优点:它为自然选择作用在即使没有发生基因突变的基因序列上提供了一个展示机会。Masel解释道,“有证据表明隐秘基因序列也会被翻译成蛋白质,至少是偶尔。”


    “如果这些蛋白质极其不好的话,那些产生这些蛋白质的序列可以不被选择。比如说,如果我们想象一种蛋白质的氨基酸序列被改变了,导致其被错误的折叠以及在细胞内堆积成一团,那么这些蛋白质对于生命体来说将会是非常有毒的。在这个错误折叠蛋白质的例子中,自然选择可能会倾向于导致基因序列不被翻译成蛋白质的突变或者倾向于这样的序列——即使在序列中存在变异,但是由于蛋白质是随机形成的,因此改变的序列依旧是没有什么大的危害的。”


    Masel说:“预选(pre-selection)赋予了隐秘遗传变异处于预备的状态。人们可能会将局部措施作为幕后的自然选择,它消除了那些趋向于灾难性的变异,丰富了那些仅仅只是轻微有害或者甚至无害的变异。不管预选的结果是什么,这都要好得多。因此依据这种措施的物种在应对新变化时具有较高的进化潜力。如果矫正过多的话,这种预选是不会出现的。很多的物种适应的相当的好而且从进化角度来看它们没有从众多变异中有任何收益。从隐秘类型中获得变异的方法依然存在,这是因为生命体并没有很大的付出,如果需要他,那么他也依然存在。”


    根据Masel,研究大自然创造性的观念如何掌握了人类社会中的线索。


    我们发现生物学家有一种聪明的处理措施。这让很多观点焕发光芒,但是只有在隐秘形式甚至当其为隐秘时,它才会去除一些最差的观点。这种方法是非常有用和成功的策略。我认为公司、政府、经济都可从生物创新中学习很多关于促进创新的东西。(化石网/风满袖 编译)

 

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