一位生物学家探索了进化中的一个大问题:每次都是以同样的方式发生吗?

科学家兼作家斯蒂芬·杰伊·古尔德(Stephen Jay Gould)有一句名言,如果你“重放生命的磁带”,从头开始,最终结果将大不相同。换句话说,他认为进化不是预先编程的;相反,这取决于环境和环境。...

科学家兼作家斯蒂芬·杰伊·古尔德(Stephen Jay Gould)有一句名言,如果你“重放生命的磁带”,从头开始,最终结果将大不相同。换句话说,他认为进化不是预先编程的;相反,这取决于环境和环境。

乔纳森·洛索斯小时候就被这一论点所左右。但作为一名成年的进化生物学家,他自己的研究似乎反驳了进化完全是偶然的这一说法。在《不可能的命运:命运、机会和进化的未来》一书中,洛索斯决定探索进化命运在多大程度上是预先确定的,而不是特定环境下的古怪结果。

维奇向洛索斯讲述了相互竞争的进化理论、进化的实验研究,以及所有这些对外星人的意义。

为了清晰起见,本次采访经过了少量编辑和浓缩。

你为什么要写这本书?告诉我你自己的研究是如何得出这个决定的。

我是一名进化生物学家,我的职业生涯主要是研究蜥蜴的进化。事实证明,蜥蜴是研究进化理论的一个非常好的群体:它们已经存在很长时间了,它们是多样的,并且以许多不同的方式进行研究。我研究的特殊蜥蜴,叫做anoles,发现于加勒比海的岛屿上,它们表现出一种非常不寻常的模式。它们在四个大岛上独立进化,产生了或多或少相同的特征,这是一个非常不寻常的现象。

Jonathan Losos. Photo: Riverhead Books

古尔德很有说服力,他是一位杰出的作家。但在某些方面,我的蜥蜴是进化的重演。我们没有回到过去,但从不同的岛屿开始,看看发生了什么似乎与古尔德所说的相反。我基本上是站在他的一边的,我认为我的研究是证明这一规则的罕见例外。我不得不说,这引起了一点内部冲突,因为其他人开始引用我的作品来反对古尔德,这让我的认知有点不协调。

在我们讨论谁最终是对的之前,你能告诉我一些支持古尔德的研究吗?

我最喜欢的支持古尔德的例子是鸭嘴兽。很多人取笑鸭嘴兽,说它是一个可笑的混合体,只能存在于澳大利亚的部分地区,而不能存在于其他任何地方。但是,事实上,它非常适合它的生活!它的喙可以检测到水中的电流,因此它可以检测到螯虾移动肌肉,因为这会产生一点放电。

因此,它们很好地适应了澳大利亚东部的溪流,但它们占据了全世界都能找到的栖息地。我们在北美有他们,在我在圣路易斯长大的背景下。如果进化是如此可预测,如果暴露在特定环境中会一次又一次以同样的方式导致适应,那么我们应该到处都有鸭嘴兽。这是我最喜欢的例子。但是有一长串的动物很好地适应了他们的生活方式,这是无与伦比的。所以我认为这支持古尔德的观点,即历史的怪癖以某种方式引导进化。

但是相反的证据呢?

另一方面,也有许多远缘物种进化出相同适应的例子,似乎支持自然选择一次又一次倾向于相同结果的观点。如果你看看世界上游泳速度最快的海洋食肉动物——比如说,比较一下鲨鱼和海豚——它们看起来非常相似。有一种在水中快速移动的最佳方式,那就是拥有一个流线型的身体,身体后端有推进器,这就是海豚、鲨鱼和海洋爬行动物进化成非常相似的原因。当然,在某些情况下,自然选择是如此强烈,并且倾向于单一的结果,以至于你会得到相同的结果。

你书中最有趣的部分之一是,你讨论了用于研究这一问题的实验生物学技术。你能告诉我们关于他们的情况吗?

实验生物学是一个令人兴奋的领域,人们在实验室里对快速进化的生物体进行实验,在那里他们可以实时研究进化。30年前,密歇根州立大学的科学家里奇·兰斯基(Rich Lenski)建立了一个培养大肠杆菌的皮氏培养皿。大肠杆菌在一个它不能很好适应的环境中。他设置了12道菜,每道菜都有一个相同的E。他让它们独立进化。它已经持续了30年,大约70000年。它允许我们在同样的情况下测试这些群体的想法,看看他们是否以同样的方式适应。

结果令人着迷。他们已经证明,在大多数情况下,人口确实以同样的方式适应。他们在获取资源方面做得更好,当你观察他们是如何做到这一点的时候,他们的方式基本相同,从一个实例到下一个实例有很多重复性。

然而,他们也表明,偶尔他们会做一些非常不同的事情。在这种情况下,E。在大肠杆菌实验中,其中一个种群进化出了完全不同的适应能力,使其种群密度达到其他种群的10倍。因此,这清楚地表明,尽管在相同的环境下,进化通常以相同的方式发生,但有时它会做一些非常不同的事情。

科学家们做这些实验的最大或最复杂的动物是什么?

果蝇可能是最大的生物。但我想说的是,这项工作的另一个令人兴奋之处是,它不仅仅是在实验室里进行的。人们现在在自然界中也采取了同样的方法。我们过去认为进化发生得太慢,无法在现实世界中实现,但现在我们知道这不是真的。当自然选择很强时,进化可以非常迅速地发生。内布拉斯加州有一项关于老鼠的伟大研究即将结束。他们把老鼠放在不同颜色的土壤上,看它们是否会进化到与土壤颜色相匹配的程度,他们做到了。

我们有没有洞察到为什么它们有时进化得更相似或不同?我们知道“规则”了吗?

现在知道还为时过早,但一个似乎正在出现的普遍性,也是有意义的普遍性,就是近亲物种倾向于以同样的方式进化。然而,如果你将远亲物种暴露在同样的环境中,它们通常会找到不同的适应方式。

这是有道理的,因为近亲物种通常有相同的基因变异,可以采取更相似的途径来适应。如果你看一下密切相关的物种,比如不同的E。大肠杆菌或同一物种的老鼠,他们往往发现同样的适应。远缘物种在基因上有很大的差异,它们的生活方式往往有所不同,这可能使它们更容易以某种方式适应。

在你书的最后一部分,你谈到了一些外星人,我想问一下。这对我们想象外星生命意味着什么?

科幻小说里充斥着关于其他星球上生命的电影和书籍,以及它们之间的相似之处。当然,如果你相信好莱坞的话,所有的描述都是其他星球上的智慧生命与人类非常相似:一个有着大头和可能有两只胳膊的两腿物种,基本上是类人生物。我认为这不太可能。

物种越是不同,它们就越有可能以不同的方式进化,以不同的方式适应,当然,另一个星球上的生命与这里的生命也不可能更为相似。不同的基因系统。。。谁知道自然选择是如何运作的,谁知道生命的基础是什么?有一些受人尊敬的科学家预测生命将极其相似,是人形的,他们基于趋同进化的思想,但我不同意。我认为生命将如此不同,它将找到不同的适应方式,即使是在一个类似地球的星球上。

  • 发表于 2021-08-25 01:58
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