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在年前发表的《物种起源》中,达尔文在解释穴居动物眼睛退化时不得不求助于拉马克的学说:“眼睛的这种状态大概是由于不使用而逐渐缩小的缘故”,后面附了一个“不过也许还得到自然选择帮助”的尾巴。

随着遗传学的发展,今天的演化学者已经能够很好地解释这个问题。最广为接受的假说认为:答案的关键在于“能量”。年一项发表于ScienceAdvance的研究认为,对于正在发育的鱼类来说,发育眼睛要比失明多消耗15%的能量。洞穴系统的能量与氧气供给均较为匮乏,而维持眼组织,特别是视网膜和相关神经的成本相当高。在这种情况下,不在无用的眼睛上浪费能量是大自然的选择。

此外,其他器官的需要也可能扼杀眼睛。例如,有证据表明控制发育的基因Hedgehog的大量表达能增加鱼类头部腹面的味蕾数量,这有助于洞穴鱼类更有效地找到食物,但同时也会抑制鱼类眼睛的发育。

还有一个原因在于,眼睛是一种暴露在体表的脆弱器官,很容易受损乃至感染。失去眼睛后的洞穴鱼类减少了此类风险,就更容易生存和繁殖下去。

看上去,在洞穴鱼类的问题上自然选择已经大获全胜。但是,年5月发表于NatureEcologyEvolution的一项研究发现,一种洞穴盲鱼——墨西哥丽脂鲤(Astyanaxmexicanus)与眼睛发育相关的多个基因并没有发生DNA序列上的失活突变(像许多其他洞穴鱼类那样),而是被 化这种表观遗传修饰所沉默。有研究者据此认为,或许是洞穴环境诱发了这种表观遗传变化,并将这种变化遗传给了后代。换句话说,这是一种拉马克式用进废退对环境的快速响应。不过,许多研究者反对这种看法,认为参与 化的基因很有可能发生了变化,表观遗传变化本身其实还是遗传变化的结果。

毫无疑问,达尔文式的自然选择是物种演化的主流。但在一些特定的演化事件中,或许表观遗传这一拉马克所未曾设想的机制,仍然占据着一席之地。

生活在地表(上)和洞穴(下)的墨西哥丽脂鲤的基因组序列并没有显著差异,而只是表观遗传修饰有所差别。

封面图:源自网络。

新媒体编辑/小帆帆

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