Science:最快的自然選擇進化過程

2020-12-05 生物谷

    生物谷：一提到自然選擇，人們自然而然地就會想到漫漫歷史長河。但一個國際科學家小組最近發現，一種熱帶蝴蝶抵禦細菌的自然選擇過程可以在不到一年的時間內完成。相關論文發表在7月13日的《科學》雜誌上。

    研究人員在南太平洋薩瓦伊島發現，一種Wolbachia細菌會導致這種名為「藍月亮」的蝴蝶(Hypolimnas  bolina)中的99%雄性死亡。然而令人驚奇地是，倖存者在不到一年的時間裡繁殖了10代，其中能夠抵抗細菌入侵的雄性蝴蝶比例從1%一躍升至39%。

    科學家認為，雄性蝴蝶數量在一年中的驚人反彈是因為該物種抑制細菌的基因出現機率大大上升。該抑制基因遺傳自雌性蝴蝶，而缺乏該基因的雄性往往還未變成毛蟲就已經死亡。

    論文第一作者、美國加州大學伯克利分校和英國倫敦大學學院(University  College  London)的Sylvain  Charlat表示，「就我所知，這是迄今為止科學家觀測到的最快進化過程。該發現表明，當一個物種面臨非常巨大的選擇壓力，比如雌雄比例極度失調時，進化過程將會大大加快。這種影響性別比例的基因突變對物種的影響要遠遠大於控制翅膀顏色或者觸角長度的基因突變的影響。」

    不過，科學家目前還不清楚這種基因突變是在當地偶然出現的，還是東南亞的蝴蝶「移民」引入的。Charlat表示，「不論該基因突變是通過哪一種途徑來的，接下來的一步都是快速的自然選擇。受感染的雌性生育大量雄性，而每個雄性與多個雌性交配，因此一代一代傳下來，抑制基因在雄性個體中的比例就會越來越高。」

    論文高級作者、倫敦大學學院的進化遺傳學家Gregory  Hurst表示，「我們常常認為自然選擇是個緩慢的過程，要經歷千百年的時間。但最新研究中的蝴蝶進化只用了一眨眼的功夫，真是不可思議。」（科學網）

原始出處:

Science 13 July 2007:
Vol. 317. no. 5835, p. 214
DOI: 10.1126/science.1143369

Extraordinary Flux in Sex Ratio

Sylvain Charlat,1,2* Emily A. Hornett,1 James H. Fullard,3 Neil Davies,2 George K. Roderick,4 Nina Wedell,5 Gregory D. D. Hurst1

The ratio of males to females in a species is often considered to be relatively constant, at least over ecological time. Hamilton noted that the spread of "selfish" sex ratio-distorting elements could be rapid and produce a switch to highly biased population sex ratios. Selection against a highly skewed sex ratio should promote the spread of mutations that suppress the sex ratio distortion. We show that in the butterfly Hypolimnas bolina the suppression of sex biases occurs extremely fast, with a switch from a 100:1 population sex ratio to 1:1 occurring in fewer than 10 generations.

1 Department of Biology, University College London, 4 Stephenson Way, London NW1 2HE, UK.
2 Gump South Pacific Research Station, University of California, Berkeley, BP 244 Maharepa, 98728 Moorea, French Polynesia.
3 Department of Biology, University of Toronto at Mississauga, 3359 Mississauga Road N, Mississauga, ON L5L 1C6, Canada.
4 Environmental Science (ESPM), University of California, Berkeley, CA 94720–3114, USA.
5 School of Biosciences, University of Exeter, Cornwall Campus, Tremough, Penryn TR10 9EZ, UK.

* To whom correspondence should be addressed. E-mail: s.charlat@ucl.ac.uk

相關報導:

物種起源——第四章 自然選擇；即最適者生存(2)

第十一章 進化的原因：自然選擇

在基因組時代研究自然選擇

達爾文學說——自然選擇

《自然—免疫學》：選擇最佳的免疫武器

通過控制自然選擇來對付病毒

 

相關焦點

  • 科學家觀測到最快的自然選擇進化過程(圖)
    圖片說明：雄性「藍月亮」蝴蝶　　（圖片來源：Sylvain Charlat）　　一提到自然選擇，人們自然而然地就會想到漫漫歷史長河。但一個國際科學家小組最近發現，一種熱帶蝴蝶抵禦細菌的自然選擇過程可以在不到一年的時間內完成。相關論文發表在7月13日的《科學》雜誌上。　　研究人員在南太平洋薩瓦伊島發現，一種Wolbachia細菌會導致這種名為「藍月亮」的蝴蝶（Hypolimnasbolina）中的99％雄性死亡。
  • Science:自然選擇怎樣影響有機體的適應能力和進化
    經典的達爾文進化論認為自然選擇引起生物適應性變化，進而發生進化，而這項研究則認為適應和選擇可能是同步進行的。Leo | 作者劉培源 | 審校鄧一雪 | 編輯自然選擇的傑作隨處可見——松果球表面的油脂是為了抵禦鳥類和嚙齒類動進化而來的；長頸鹿的脖子為其提供了覓食高處食物的優勢。
  • Science：自然選擇怎樣影響有機體的適應能力和進化
    經典的達爾文進化論認為自然選擇引起生物適應性變化，進而發生進化，而這項研究則認為適應和選擇可能是同步進行的。自然選擇的傑作隨處可見——松果球表面的油脂是為了抵禦鳥類和嚙齒類動進化而來的；長頸鹿的脖子為其提供了覓食高處食物的優勢。
  • 自然選擇下的進化,究竟可以有多快?
    進化通常被認為是一個緩慢的過程，性狀的變化可能需要經歷成千上萬代才會出現。雖然近年有研究表明，一些特定的性狀對新環境的適應性似乎可以在很短的時間內出現。然而，很少有微生物之外的研究能明確證明，自然選擇是如何快速地塑造整個基因組的。在適應過程中，自然選擇對基因組的遺傳變異的調節速度究竟有多快？這個問題在很大程度上還沒有得到全面的實驗研究。
  • 思維複製人的自然選擇進化
    實際上，網絡生命、數字生命、比人類進化的速度還要快。人類很難回絕那種強烈的欲望，即以自然生命的形象去創造非自然或非生物學意義的生命，並通過選擇讓它變得「更好」，從而進一步增強那些價值較高、更受關注的特性。這種努力看起來是「非自然選擇」，但事實並非如此；這其實與進化機制的關鍵「自然選擇」完全吻合。
  • science:進化史是如何「進化」的
    其實在同時代中不只有拉馬克關心進化方面的問題。19世紀早期，地質學家Giambattista Brocchi曾經提出了不同於拉馬克的學說。拉馬克與Brocchi學說的根本區別在於他們對"物種"的定義。拉馬克認為，生命是從簡單到複雜不斷演變的連續過程，每一個物種都有其獨特的進化路線，而且也在不斷地發生改變。
  • 偶然與必然：淺析自然選擇的進化
    在生物學的所有偉大思想中，這可能是最著名的，即使不一定是最好的理解。達爾文並不是第一個提出生命隨時間進化的人。正如他在《物種起源》中指出的那樣，亞里斯多德曾認為，動物的身體部分可能在很長一段時間內出現或消失。
  • 你可能感受不到,但其實動物進化自然選擇的速度可以非常快
    我們從小就學到這樣的知識：自然選擇是一個漫長的過程，要經過很多代才能形成穩定的性狀。不過科學家們最近發現，有些時候自然選擇的速度非常快，特別是發生重大自然災害的時候。颶風就是其中一例。由於全球氣候變化，颶風發生的頻率越來越高了，它對登陸地區的生物所造成的影響非常顯著，比如蜥蜴就在狂風之中迅速進化著。在狂暴的颶風中，前腿越長、腳趾越大的蜥蜴就能把樹幹抓得越緊，不會被吹走2017年八九月間，颶風艾爾瑪在美國佛羅裡達州登陸。
  • 生物進化為什麼會出現自然選擇
    然而，生物演化明顯的呈現出有方向性的進化，例如：低等生物的循環系統逐漸擴大完善，並生長出低等的心臟。低等心臟進化為心室，再由一心室進化為一心室一心房，繼而演化成二心室一心房、二心室二心房。這是一例典型的、有方向性的、非隨機性的進化序列。這個序列說明：生物進化中的自然選擇是非常有目的性的選擇，由低級生物向高級生物演化的過程就是自然選擇中表現出來有方向性的選擇。
  • 生物進化為什麼會出現自然選擇？
    然而，生物演化明顯的呈現出有方向性的進化，例如：低等生物的循環系統逐漸擴大完善，並生長出低等的心臟。低等心臟進化為心室，再由一心室進化為一心室一心房，繼而演化成二心室一心房、二心室二心房。這是一例典型的、有方向性的、非隨機性的進化序列。這個序列說明：生物進化中的自然選擇是非常有目的性的選擇，由低級生物向高級生物演化的過程就是自然選擇中表現出來有方向性的選擇。
  • 自然選擇僅僅是生物進化的一種因素,並非唯一因素
    首頁 » 自然選擇僅僅是生物進化的一種因素，並非唯一因素 自然選擇僅僅是生物進化的一種因素，並非唯一因素 來源：新華網 2007-08-23 22:20
  • 基因分裂揭示自然選擇的詳細過程
    據physorg網站2007年10月10日報導，美國威斯康辛大學麥迪遜分校研究人員發現了分子所具有的一項絕技，他們在基因層面上詳細闡述了自然選擇的過程。他們的研究顯示，基因分裂是推動進化的最基本動力。卡羅爾是全球著名的進化生物學家，他說，「這是新能力出現，新功能進化發展的原因。蝴蝶、大象和人類身上正在發生這種變化。進化一直在進行之中。」    此項研究意義重大，是因為它讓我們從最基層面了解了生物體變得更加適應他們所處環境的方式。研究為我們揭示了自然選擇的工作方式。
  • 自然選擇進化論的發展
    大家好，歡迎收看我的百家號小林看天下事，今天小編要給大家的介紹的是自然選擇進化論的發展。自然選擇學說查爾斯·達爾文的自然選現存物種為了適應生存環境而變化擇學說揭示了自然界的物種來自何方。很快,他就明白,每種喙的形狀都和雀的食物源有關,可以讓它們最方便地取食。這裡的雀類都吃仙人掌。不過,長著尖長喙的雀用喙啄穿仙人掌,吃中間的厚肉;而喙寬大的鳥雀則喜歡吃仙人掌較為堅硬的底部,那裡還有大量的昆蟲。1837年,英格蘭鳥類學家約翰·古爾德( John gould)仔細研究了達爾文收集的雀類標本,確認每種雀的確都是不同的物種,而非同一物種的不同品種。
  • 熱力學如何解釋進化論:最大化熵產生原理驅動下的自然選擇
    他們認為，我們對進化和生命本身的看法同樣應該基於熱力學以及這些物理定律對能量和物質流動的描述。他們指出，達爾文進化論並不是唯一可以創造秩序的東西。在整個宇宙中，能量和物質的相互作用帶來了規則的結構，無論是恆星，晶體，流體中的漩渦，還是天氣 系統都是如此。而生物是迄今所了解的最複雜，最有序的系統，那麼它們可能是同一現象的一部分嗎？並且最終能通過熱力學語言解釋生物之間相互競爭帶來自然選擇過程嗎？
  • 細說人類進化過程為什麼失去毛髮?從自然選擇到人類自我意志
    人類在進化過程中為什麼會失去大部分毛髮？這是一個非常有意思的問題。因為絕大部分的動物沒有像人類一樣大面積的皮膚裸露在外面。但是在我們回答這個問題之前，我先問另外一個問題，你認為人類身體上沒有黑猩猩多毛嗎？乍一看，你可能會說:是的。但是，如果我想告訴你真相往往比我們看到的更加深刻。
  • 人類的進化過程
    人類進化的過程人類進化起源於森林古猿，經歷了猿人類、原始人類、智人類、現代人類四個階段。人類進化是查爾斯·達爾文提出進化論後，逐漸發展起來的一種理論，認為人類和類人猿都起源於森林古猿，從靈長類經過漫長的進化過程一步一步發展而來。這一理論得到一些生物學家及考古學家的支持。和其它由進化理論發展出來的理論一樣，這一理論同樣面對很多挑戰和難以解釋的現象。
  • 人類的自然選擇是怎樣的?
    因為生物沒有自然選擇，它就不會進化，就不會由低等到高等，由水生到陸生，有結構簡單到結構複雜，也就是說，如果沒自然選擇，所有的生物都只能生活在海洋裡，並且都是連細胞結構都沒有的原始生命。即生物進化是通過自然選擇進行的，沒有自然選擇，生物是不可能進化的。
  • 基因研究稱人類仍在進化 :痴呆肥胖或被自然選擇淘汰
    參考消息網9月9日報導英媒稱，一項分析了英國和美國共21萬人的基因組的大型研究發現，一系列疾病正通過自然選擇過程從人類的基因庫中被「淘汰」掉。據英國《每日郵報》網站9月6日報導，研究人員發現，與阿爾茨海默症和重度菸癮相關聯的基因變異較少出現在壽命較長的人身上，這表明在這兩國的人口中自然選擇過程都正在逐漸淘汰掉那些不利的變異。研究人員還發現，使人易患心臟病、高膽固醇症、肥胖或哮喘的幾組基因變異也較少在壽命較長的人身上出現，而這些人的基因更有可能遺傳給下一代並在人群中傳播。
  • 沒有自然選擇,人類的生物學進化是不是就停止了
    學過進化論的人可能會有這樣的疑問，沒有了自然選擇，人類還會進化嗎？根據達爾文的進化論，自然選擇是這個理論的核心，沒有自然選擇，生物進化就無從說起。然而，現在的人類社會已經沒有了自然選擇，孩子生下來不論好壞，只要沒有致命的缺陷，絕大多數都能活下來。現代人講人道，維護每個生命活下來的權力，即使一些不太健全的個體也會受到關懷和保護。沒有了物競天擇，優勝劣汰，人類的進化是不是停止了？
  • 自然選擇是定向的?
    因為根據達爾文的進化論，生物的進化是在一個自然選擇的過程中進行的，同時伴隨著生物的不定向變異，但是自然中適者生存的規律使得自然選擇了適應能力強的活了下來，所以說是定向地選擇。　　1自然選擇學說　　自然選擇學說認為，絕大多數生物都有過渡繁殖的傾向，也就是說，生物能夠產生大量的後代，而這些後代中能夠生存下來的卻是少數個體，這種大量繁殖，少量生存的原因是：在自然界中生物賴以生存的食物和空間都是非常有限的，任何生物要生存下去都要為爭奪足夠的食物和空間進行生存鬥爭，　　生存鬥爭包括生物同種個體和不同種個體之間的鬥爭，以及生物與自然條件