祖先的遺傳記憶可以幫助生物重新適應環境

根據一項新的研究，有機體在其祖先的家園中具有長期的「記憶」，有助於他們適應環境變化。這項研究涉及在青藏高原和鄰近的低地地區飼養雞。

這項研究提供了有關生物如何適應不斷變化的環境的新見解，這一主題在當今氣候迅速變化的背景下尤為重要，這正給全球動植物帶來挑戰。

至少在4,000至4,500年前，這隻雞是從南亞和東南亞的紅色叢林家禽中馴化而來的。它大約在1200年前被帶到青藏高原，在那裡它獲得了高海拔的適應性，例如攜帶氧氣的紅細胞的增加。

在密西根大學生物學家及其中國同事的一系列實驗中，研究人員在青藏高原海拔近11,000英尺的高海拔地區以及中國四川省附近的低地進行了孵化和飼養。在高原上孵化了一些低地雞的卵，在海拔2200英尺的地方孵化了一些高海拔的卵。

目的是評估兩種類型的表型變化(即對生物體可觀察到的物理特徵或性狀的變化)對環境適應過程的相對貢獻。「塑性」表型變化涉及改變的基因活性，但不重寫DNA分子中的遺傳密碼，而突變通過修改密碼本身中的字母序列而引起改變的基因活性。

進化生物學家一直在爭論塑性和突變引起的適應性變化的相對作用，以及前者是否可作為後者的墊腳石。

在雞的研究中，研究人員對有機體重新引入祖先環境時如何重新適應特別感興趣。他們發現，與有機體適應新環境相比，當生物返回祖先家園時，塑料變化起著更為重要的作用。

這項研究的資深作者，加州大學生態與進化生物學系教授張建志說：「這些發現揭示了過去的經驗影響未來進化的一種機制。」

「我們的發現促進了關於塑料和遺傳變化在適應中的相對作用的最近辯論，並揭示了考慮環境是要改變為新穎的還是祖傳的重要性。」

研究結果定於5月22日發表在「科學進步」雜誌上。

為了研究可塑性和DNA序列變化的相對作用，研究人員研究了低地雞和藏族雞在五個組織類型：腦，肝，肺，心臟和肌肉中的基因表達差異。為此，他們分析了這些組織中細胞的RNA轉錄組。

基因組由DNA組成，其中包含構建生物體所需的指令。為了執行這些說明，必須讀取DNA並將其轉錄成信使RNA分子。

通過分析細胞中稱為轉錄組的整個RNA序列集合，研究人員可以確定何時打開基因以及何時關閉基因。基因表達研究提供了在各種條件下活躍表達的基因的快照。

基因活性的變化會改變生物體的表型，包括其形態，行為和生理學。術語表型可塑性是指環境誘導的不涉及基因突變的表型變化。

在雞的研究中，研究人員發現，當動物首次適應青藏高原時，許多突變引起的表型改變是必要的，而當藏雞被帶回低地時，可塑性變化很大程度上將轉錄組轉變為首選狀態。