認為進化是一個緩慢、漸進的過程?告訴果蠅。在《科學》雜志的一份新報告中,賓夕法尼亞大學的研究人員使用一項受控的田間實驗表明,果蠅迅速適應了不斷變化的環(huán)境條件,整個基因組和一系列物理特征都發(fā)生了變化。
在僅持續(xù)四個月的實驗過程中,研究人員記錄了 60% 果蠅基因組的變化。通過這種對環(huán)境響應的快速和持續(xù)適應的直接觀察——一種被稱為適應性跟蹤的現(xiàn)象——生物學家已經建立了一種新的范式,用于思考進化的時間尺度。
“這是一個有趣的想法,但在我們展示它之前被認為不太可能,”賓夕法尼亞大學藝術與科學學院的生物學教授,該論文的資深作者保羅施密特說。
“讓這件事如此令人興奮的是我們實時看到進化過程的時間分辨率,”塞思·魯德曼說,他是該出版物的共同主要作者,曾在賓夕法尼亞大學擔任博士后研究員,現(xiàn)在是一名助理。華盛頓州立大學教授。
到底有多快
人們早就知道,進化可以在短命和快速繁殖的果蠅中迅速進行。但究竟有多快仍然存在疑問,特別是多個特征是否可以一起、持續(xù)地進化,以應對短期環(huán)境變化。
在費城地區(qū)果園的早期研究中,施密特和他的同事們發(fā)現(xiàn),在生長季節(jié)開始時出現(xiàn)的果蠅與晚秋時嗡嗡作響的果蠅在壓力耐受性、生殖適應性甚至色素沉著方面有很大不同。但是這項研究不能排除新蒼蠅進入種群的可能性,從而導致了巨大的變化。
為了更嚴格地控??制他們的學習環(huán)境,該團隊開發(fā)了一個實驗果園,位于 Pennovation Works 的一塊土地上,距離賓大主校區(qū)不遠。在那里,多個外殼允許施密特的實驗室成員研究現(xiàn)實生活環(huán)境條件下的蒼蠅——寒冷、炎熱、雨水等等——同時防止蒼蠅進入或逃跑。因此,已知實驗結束時圍場中的昆蟲是研究開始時被釋放到圍場中的昆蟲的直接后代。
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