科学家发现,进化可能并不像我们以前认为的那样

作者: aeks | 发布时间: 2026-08-10 16:01 | 更新时间: 2026-08-10 16:01

学科分类: 生态学

科学家发现,进化可能并不像我们以前认为的那样
科学家发现,进化可能并不像我们以前认为的那样

密歇根大学由进化生物学家张建之教授领衔的研究挑战了分子进化领域沿用半个多世纪的“中性理论”。该理论认为,绝大多数在种群中固定下来的基因或蛋白质层面的变化是中性的(即既不受益也不有害),真正有益的突变极为罕见。但新研究通过大规模深度突变扫描实验(在酵母和大肠杆菌等模式生物中系统测试成千上万种氨基酸替换突变)发现:超过1%的氨基酸改变型突变具有益处——这一比例在进化尺度上极高,意味着理论上绝大多数氨基酸替换本应是适应性的,且基因演化速度应远快于实际观测结果。矛盾促使团队重新审视前提:原来问题出在环境本身并非静止。同一突变在一种环境下有利,在另一种环境下可能有害;当环境在突变尚未扩散至整个种群前就发生改变时,该突变便失去优势,甚至变成负担。张建之团队将此机制命名为“拮抗多效性下的适应性追踪”——即种群持续追赶快速变化的环境,而许多突变的效果随环境切换而反转(今天提升适应度,明天反而降低)。酵母实验证实:在稳定环境中演化的群体积累了更多有益突变并实现固定;而在每80代就轮换一种培养基(共10种、总计800代)的波动环境中,有益突变虽频繁出现,却常因环境切换过快而无法固定。研究指出,所谓“中性固定”现象,并非突变本身无效应,而是其有益效应被环境动态“抹平”了——过程非中性,结果看似中性。这也解释了为何自然界几乎不存在“完全适应”:环境变化速度远超种群完成充分适应所需时间。该观点对人类同样适用——现代人的基因更适应远古环境(如狩猎采集时代),而非当前高糖高脂、久坐少动的生活方式,部分曾有益的古老突变如今反而增加疾病风险。研究同时强调局限性:目前数据主要来自单细胞生物(酵母、大肠杆菌),尚需在动植物及人类相关细胞模型中验证;下一步将探究:即使环境恒定,为何适应仍需极长时间?本研究获美国国立卫生研究院资助,发表于《自然-生态与进化》。

DOI: 10.1038/s41559-025-02887-1

标签: 中性理论 拮抗多效性 有益突变 环境变化 适应性追踪