表观遗传学彻底改变了对进化的理解

科技世界作者 / 世界之声 / 2025-07-02 22:34
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    我假设,因为你正在阅读这篇文章,你对进化论很感兴趣,而且你很可能对进化论的内容有很好的了解。  尽管如此,我认为

  

  我假设,因为你正在阅读这篇文章,你对进化论很感兴趣,而且你很可能对进化论的内容有很好的了解。

  尽管如此,我认为我有必要告诉你们我对进化的解释,以防我们的想法不同,一开始就不好。

  有很多不同的方式来思考进化——这是一个有着很强的专业化的庞大主题,实践者之间的交流并不那么多。这意味着,虽然几乎每个生物学家都是从进化的角度看待生命世界的,但他们对生命世界的看法却各不相同。

  一位以发掘寒武纪三叶虫化石为生的古生物学家与一位行为生态学家有着截然不同的工作,后者整天都在试图理解猫鼬大家庭中的冲突和联盟。

  他们都声称自己是进化生物学家,但他们有不同的技能、写作和思考方式。

  因此,我对进化的概念完全有可能与你的有所不同。

  所有的进化生物学家都认识到,所有的生物都有一个共同的祖先,生活在大约38亿年前。生物不是一成不变的。

  物种会随着时间而变化。有些物种灭绝了。有些出现了;进化既驱动多样性,也驱动停滞。

  这个星球上生命单一起源的关键见解具有巨大的解释和预测能力。

  例如,医学研究人员可以在老鼠身上做实验,因为他们知道实验结果对人类有一定的相关性,因为我们两个物种在基因上是相近的(最后的共同祖先大约在8000万年前)。

  如果需要一个更接近人类的模型,那么使用猕猴可能会更好(最后的共同祖先是2500万年前)。

  但是对于人类基因表达的基本理解,酵母(与我们分离了10亿年的进化)提供了一个很好的模型,它很容易生长和操纵,而且不太可能让我们接触伦理委员会。

  许多导致进化变化的过程源于某种基因组剧变,而不是自然选择对现有变异的直接结果。

  发育基因或性别决定基因的复制,或物种之间成功的杂交,都是我所说的基因组剧变的例子。这样的事件可能会开启一个快速变化和生物创新的时期。

  此外,越来越清楚的是,产生基因组剧变的机制是存在的。

  这些机制远远超出了正常的重排和父母之间的遗传物质交换,这些物质是由性和受精引起的。它们包括主动移动基因组片段并产生新基因的细胞过程。

  这些机制并不是为了引起进化变化而“设计”的,尽管它们可以这样做。相反,它们是基因组通常充满转座因子这一事实的结果。

  这些古老的基因组序列在细胞中被主动抑制,但当它们被意外释放时,它们会造成严重破坏,插入现有的基因,使它们沉默,移动DNA片段,或复制整个染色体区域

  表观遗传学是研究由基因表达的变化而不是DNA序列的变化引起的表型(物理形式)的变化。

  表观遗传过程是复杂生物体发育的核心,因为它们导致特定组织中特定基因的开启和关闭。这些过程是在细胞分裂中遗传的,很难逆转。

  例如,肝细胞会产生新的肝细胞而不是神经元。

  有三种主要的表观遗传机制:DNA的甲基化,组蛋白(DNA包裹的蛋白质)的乙酰化和甲基化,以及小的调控rna在细胞分裂和细胞间的转移。这三种机制都能调节基因表达。

  大多数情况下,表观遗传信息在早期胚胎发生(胚胎的形成和发育)期间被剥离,并随着胚胎的发育而重新建立。

  这是有道理的,因为早期胚胎的细胞需要具有完全的全能性,这样它们才能发育成任何类型的细胞。

  但我们现在了解到,这三种已知的表观遗传机制都可以在代之间传递。当它们这样做时,它们可以将不依赖于DNA序列的遗传信息从父母传递给后代。

  关于表观遗传学的新思路正在改变我们对进化的理解——这也是本书的主题。

  这是名誉教授本杰明·奥尔德罗伊德的新书《超越DNA:表观遗传学如何改变我们对进化的理解》的编辑摘录,由墨尔本大学出版社出版,可在网上和所有好的书店买到。

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