科學家們發現,DNA的「翻轉」片段可以顯著加速魚類的適應和進化,為了解新物種如何產生和多樣化提供了見解。這一理解可能徹底改變我們保護生物多樣性的方法,以及我們對生命多樣性的理解。
生物學的核心問題是新物種如何出現,以及地球上令人難以置信的生命多樣性是如何產生的。對來自東非馬拉威湖的慈鯛魚的研究提供了寶貴的線索。在這個單一的湖泊中,超過800個不同的物種從一個共同的祖先演化而來,與人類和黑猩猩的進化相比,時間相對較短。
來自劍橋大學和安特衛普大學的研究人員調查了這些慈鯛魚的快速進化。他們的研究結果發表在《科學》雜誌上,重點關注了1300多條慈鯛魚的DNA。他們發現,在某些物種中,五個染色體上的大段DNA發生了翻轉,這是一種稱為染色體倒位的突變。這個過程就像一個進化的「超級加速器」。
在正常的繁殖過程中,DNA通過重組進行重排,混合來自父母雙方的遺傳物質。然而,染色體倒位會阻止倒位區域內的這種混合。這意味著倒位內的基因組合會完整地一代代傳遞下去。這保留了有益的適應性,並加速了進化。
這些保留的基因組通常被稱為「超級基因」。在馬拉威慈鯛魚中,超級基因發揮著幾個重要作用。儘管不同的慈鯛魚物種仍然可以相互雜交,但倒位有助於將它們分開,防止它們的基因混合過多。這些超級基因中的基因通常控制著對生存和繁殖至關重要的特徵,例如視覺、聽覺和行為。
倒位也經常充當性染色體,影響魚是變成雄性還是雌性。這一發現為理解進化如何運作開闢了新的途徑。染色體倒位並非慈鯛魚獨有;它們也存在於許多其他動物中,包括人類。它們越來越被認為是進化和生物多樣性的關鍵因素。
這項研究提供了對地球生命如何變得如此豐富和多樣的更深入的理解。通過了解這些超級基因如何進化和傳播,科學家們正在越來越接近回答科學界最大的問題之一。這些知識可以應用於保護工作,幫助保護生物多樣性,並了解物種如何適應不斷變化的環境。