科学家们发现,DNA的“翻转”片段可以显著加速鱼类的适应和进化,为了解新物种如何产生和多样化提供了见解。这一理解可能彻底改变我们保护生物多样性的方法,以及我们对生命多样性的理解。
生物学的核心问题是新物种如何出现,以及地球上令人难以置信的生命多样性是如何产生的。对来自东非马拉维湖的慈鲷鱼的研究提供了宝贵的线索。在这个单一的湖泊中,超过800个不同的物种从一个共同的祖先演化而来,与人类和黑猩猩的进化相比,时间相对较短。
来自剑桥大学和安特卫普大学的研究人员调查了这些慈鲷鱼的快速进化。他们的研究结果发表在《科学》杂志上,重点关注了1300多条慈鲷鱼的DNA。他们发现,在某些物种中,五个染色体上的大段DNA发生了翻转,这是一种称为染色体倒位的突变。这个过程就像一个进化的“超级加速器”。
在正常的繁殖过程中,DNA通过重组进行重排,混合来自父母双方的遗传物质。然而,染色体倒位会阻止倒位区域内的这种混合。这意味着倒位内的基因组合会完整地一代代传递下去。这保留了有益的适应性,并加速了进化。
这些保留的基因组通常被称为“超级基因”。在马拉维慈鲷鱼中,超级基因发挥着几个重要作用。尽管不同的慈鲷鱼物种仍然可以相互杂交,但倒位有助于将它们分开,防止它们的基因混合过多。这些超级基因中的基因通常控制着对生存和繁殖至关重要的特征,例如视觉、听觉和行为。
倒位也经常充当性染色体,影响鱼是变成雄性还是雌性。这一发现为理解进化如何运作开辟了新的途径。染色体倒位并非慈鲷鱼独有;它们也存在于许多其他动物中,包括人类。它们越来越被认为是进化和生物多样性的关键因素。
这项研究提供了对地球生命如何变得如此丰富和多样的更深入的理解。通过了解这些超级基因如何进化和传播,科学家们正在越来越接近回答科学界最大的问题之一。这些知识可以应用于保护工作,帮助保护生物多样性,并了解物种如何适应不断变化的环境。