不像達(dá)爾文認(rèn)為的緩慢且漸進(jìn)
細(xì)菌與病毒因“軍備競賽”快速進(jìn)化
科技日報(bào)北京11月9日電 （記者張夢然）生物學(xué)家現(xiàn)在可看到進(jìn)化在更快的時間尺度上發(fā)生，而不是達(dá)爾文所設(shè)想的那樣緩慢、漸進(jìn)的過程。美國加州大學(xué)圣迭戈分校研究人員將細(xì)菌和病毒放在一個封閉的實(shí)驗(yàn)室燒瓶中，在短短3周內(nèi)，細(xì)菌（大腸桿菌）和病毒（噬菌體）之間加速的“軍備競賽”導(dǎo)致了幾代的進(jìn)化適應(yīng)。最新發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的研究揭示了獨(dú)特的進(jìn)化模式。
快速的致病進(jìn)化正以新的方式塑造著世界。譬如新冠病毒就表現(xiàn)出了強(qiáng)大的進(jìn)化適應(yīng)能力，當(dāng)它們遇到抗體、疫苗和其他阻礙其有效感染和傳播的障礙時，就會產(chǎn)生新的毒株。微生物進(jìn)化的這些新概念正在嚴(yán)重影響患者的治療方式。
此次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)病毒感染它們的細(xì)菌鄰居時，細(xì)菌會進(jìn)化出新的防御措施來擊退攻擊。然后，病毒再通過自身的進(jìn)化調(diào)整來對抗細(xì)菌的進(jìn)化適應(yīng)。
隨著時間的推移，細(xì)菌和病毒適應(yīng)彼此的存在，出現(xiàn)了兩種顯著的重復(fù)模式。其中包括嵌套性，即細(xì)菌和病毒之間的狹隘相互作用被“嵌套”在更廣泛的相互作用中；模塊化，即物種之間的相互作用形成專門群體內(nèi)的模塊，而不是群體之間的模塊。
研究人員驚訝地發(fā)現(xiàn)，小燒瓶中的進(jìn)化實(shí)驗(yàn)重現(xiàn)了之前在區(qū)域和跨洋尺度收集的細(xì)菌和病毒之間觀察到的復(fù)雜模式。
結(jié)果顯示，進(jìn)化并不一定像達(dá)爾文認(rèn)為的那樣緩慢而漸進(jìn)。這項(xiàng)研究展示了進(jìn)化的力量，并為復(fù)雜的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)如何在不同的生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)展提供了新的視角，無論它們是稀樹草原上的食物網(wǎng)、雨林中的傳粉媒介網(wǎng)還是海洋中相互作用的微生物。
研究還表明，進(jìn)化可在很少的外部幫助下迅速產(chǎn)生復(fù)雜的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。這種外部進(jìn)化力量的例子，包括地理距離、環(huán)境驅(qū)動因素以及與其他物種的相互作用。使用噬菌體和細(xì)菌作為模型來理解一般進(jìn)化原理，有助于展示地球上的生命如何從簡單進(jìn)化成現(xiàn)在多樣而復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。
