研究发现大量潜在基因会对自然选择有反应

研究人员使用大型围场来监控鹿和老鼠的进化。资料来源:ROWAN BARRETT

从远处看，很难在人群中认出罗文·巴雷特，一个留着浓密黑胡子的瘦子。但是他的同事认为巴雷特可以脱颖而出。在过去的两年里，巴雷特几乎赢得了所有年轻进化生物学家的主要奖项，包括他最近在2013年进化学年会议上获得的多重布赞斯基奖。他的成就是他敢于进行大规模的实验进化来研究自然选择如何构建生物体的整个基因组。

“事实证明，他不怕对一些曾经被认为难以检验的假设进行深入研究和检验。”奥斯汀德克萨斯大学的进化生物学家罗宾·霍普金斯说，“他有令人难以置信的毅力。”

巴雷特现在在内布拉斯加州的沙丘地区工作，那里生活在浅色沙丘上的老鼠比周围草原上的老鼠颜色更浅。长期以来，研究人员一直认为沙丘鼠会因为像猫头鹰这样的掠食者而变得更轻，以保护自己免受掠食者的伤害。此外，相关研究得出的结论是，这些被称为“蛰鼠”的老鼠体内与色素相关的基因发生了变化。

但是巴雷特对此并不满意。他说:“这是进化生物学中寿命最长的假设之一，但它从未在自然条件下直接在鹿和老鼠身上得到证实。”

巴雷特在化学会议上说，他的初步结果显示浅色确实保护沙丘鼠，但是其他基因可以帮助老鼠茁壮成长。加州大学河滨分校的进化生物学家大卫·雷兹尼克说，结果显示“在适应自然的过程中，还有其他因素在起作用。”

作为哈佛大学的博士后研究员，巴雷特于2010年开始相关工作。他和他的同事捕获并分类了数百只生活在黑暗和光明地带的内布拉斯加鹿和老鼠。他们取样并标记了鹿和老鼠的DNA。然后，研究人员将大约100只鹿和老鼠放在沙丘和附近黑暗土地上六个50米乘50米的围栏里——其中一半在黑暗土地上，另一半在光明土地上。

围场的钢栅栏高1.5米，在地下延伸60厘米，以防止鹿和老鼠挖洞逃跑，但这并不能保护它们不被飞行的动物捕获。两年内，每隔几个月，研究人员将在每个围场捕获所有活着的鹿和老鼠，以测试啮齿动物的基因变化。

果然，深色鹿鼠在深色土地上生活得更好，而浅色鹿鼠在浅色沙滩上生活得更好。在基因水平上，巴雷特的分析已经证明了“蛰鼠”基因的重要性。该基因的几个不同序列或者在不同的围场环境中是有利的，或者发生进化选择以适应环境。"选择发生在黄貂鱼基因的相当广泛的区域，这不仅是一个有利的突变."加拿大不列颠哥伦比亚大学的进化生物学家Dolph Schluter说。

然而，在实验过程中，许多与色素无关的基因也发生了变化。Barret报告说，分析显示“潜在的大量基因将对自然选择做出反应”。然而，他不知道哪些变化会影响鹿和老鼠的哪些特征。巴雷特正在调查并怀疑一些特征实际上与食肉动物无关。例如，一些特征可能使鹿和老鼠更健康或更有能力找到食物。

"我们知道的许多关于进化选择的想法都很粗糙."施洛特说，“当我们开始实验时，我们会惊讶地发现一些我们没有预料到的事情。”(张冬冬)

中国科学新闻(2013-07-18第三版国际版)