研究顯示，生物會記住祖先生活的環境，並可快速重新適應

根據發表在《科學進展》雜誌上的一項青藏高原和鄰近低地養雞的研究，該實驗表明了生物會攜帶著它們祖先家園的長期「記憶」，幫助它們適應環境變化。這項研究為生物如何適應不斷變化的環境提供了新的見解。在當今氣候迅速變化的背景下，這一話題尤其重要，因為氣候變化正在給全球動植物帶來挑戰。

在中國科學家和密西根大學生物學家的一系列實驗中，研究人員在海拔3000多米的青藏高原和鄰近的四川省低地孵化並飼養了數百隻雞。這些藏雞至少在4000到4500年前從南亞和東南亞的紅色叢林家禽中馴化而來。大約1200年前，它被帶到青藏高原，在那裡它獲得了高海拔適應能力，如增加攜帶氧氣的紅細胞。實驗中，一些低地雞的蛋是在高原上孵化的，一些高海拔雞的蛋是在海拔670米的地方孵化的。

這一做法的目的是評估生物表型變化的兩種類型的相對貢獻，即對生物體可觀察到的物理特徵或特性的變化對環境適應過程的影響。「可塑性」表型改變涉及基因活性的改變，但不重寫DNA分子中的遺傳密碼，而基因突變通過修改密碼本身的字母序列而引起基因活性的改變。

進化生物學家一直在爭論可塑性和基因突變誘導的適應變化的相對作用，以及前者是否是後者的墊腳石。

在這項雞的研究中，研究人員特別感興趣的是，當生物體被重新引入到祖先的環境中時，它們是如何重新適應的。他們發現，當有機體回到祖先的家園時，可塑性的變化比它們適應新環境時發揮的作用更為突出，這揭示了過去經驗對未來進化機制的影響。

為了研究可塑性和DNA序列變化的相關作用，研究人員觀察了低地雞和藏雞在腦、肝、肺、心臟和肌肉五種組織類型中的基因表達差異。為此，他們分析了這些組織中細胞的RNA轉錄體。基因組是由DNA構成的，它包含構建有機體所需的指令。為了執行這些指令，DNA必須被讀取並轉錄成信使RNA分子。

通過分析一個細胞中被稱為轉錄組的整個RNA序列集合，研究人員可以確定基因何時何地被打開和關閉。基因表達研究提供了在各種條件下活躍表達基因的快照。基因活性的變化改變了有機體的表型，包括形態、行為和生理。

在雞的研究中，研究人員發現，當動物首次適應青藏高原時，雖然許多突變引起的表型變化是必要的，但當藏雞被帶回低地時，可塑性變化很大程度上將轉錄體轉化為首選狀態。在卵子「孵化率」方面也看到了類似的結果。

低地雞蛋在陌生的青藏高原孵育時，孵化率顯著低於藏雞蛋。但當藏雞的卵在低地孵化時，兩組間的孵化率沒有顯著差異。卵的結果表明，當一個生物第一次被帶到一個陌生的環境時，需要進行適應性的突變改變，而當那些相同的生物回到祖先的家園時，可塑性的改變將起到作用。研究團隊還分析了先前對孔雀魚和大腸桿菌研究中的轉錄組，不管新環境比祖先環境壓力更大還是壓力較小，都發現了類似的結果。

總之，該項國際合作的研究工作揭示了一種從細菌到脊椎動物的現象，即有機體以表型可塑性的形式記住了它們的祖先環境。

想了解更多精彩內容，快來關注吧！