当你听到自然选择这个词时,你可能会想到变化,但新的研究表明,这种机制也可以保持种群之间的相似性。
生物学家对进化的基本过程有相当扎实的把握。种群的遗传多样性是突变的结果,其中一些突变会产生有助于个体在当前环境中更好地茁壮成长的特征。这些特征很有可能被传承下去,而那些不那么有用的特征往往不会在后代中得到体现。这是自然选择。
进化生物学家最常研究种群和物种内部以及种群和物种之间的变异,但生命不仅仅是让我们与众不同的东西。
“我们总是谈论生活的巨大多样性,我们应该这样做。这太不可思议了,“密歇根州立大学的进化生物学家杰夫康纳说,他是这项新研究的主要作者。
“自然选择给了我们很多多样性,可能是大部分。但自然选择也会导致相似性。
来自美国和中国的Conner及其同事研究了野生萝卜(Raphanus raphanistrum)。曾经它的花粉产生器官都是相同的长度,今天它们有两个短雄蕊和四个长雄蕊。
出乎意料的是,先前的研究表明,尽管我们不知道为什么,但选择会保持这种长度差异,称为“花药分离”。
一朵野萝卜花。(杰夫·康纳))
加性遗传变异 - 其中几个基因对一个性状有贡献 - 是性状进化所必需的。在所谓的约束中,缺乏这种差异往往会阻碍进化,即使它有利于进化。
约束是基于这样一种观点,即随着物种随着时间的推移而变化,它们可能会在某些方面失去遗传灵活性,导致某些性状在世代之间稳定下来。
自然选择被认为是变革的引擎,而约束就是刹车。
“我们的工作稍微翻转了剧本,”康纳说。“我们认为,选择也会减慢速度,它可能导致相似性和差异性。
该团队想看看约束是否可以阻止花药分离在之前的研究中进化。他们使用人工选择来培育野生萝卜,以将其外观恢复到更原始的状态,即雄蕊之间的间隙较小。
“如果一个性状对人工选择有反应,它显然可以进化,”作者在他们的论文中解释道。
“但是,如果性状没有反应,则缺乏遗传变异会造成限制。
该研究涉及六代人,种植和测量了 3,437 株野生萝卜植物。通过人工选择,研究人员能够将雄蕊长度的差异减少30%以上。
在自然界中,野萝卜有长雄蕊和短雄蕊,如左图所示。通过人工选择,研究人员培育出更接近相等的长度,如右图所示。(Conner 等人,新植物学家,2023 年)
这种变化表明,今天的野生萝卜,可能还有它的亲戚,仍然具有进化所需的遗传变异,因此它们不太可能受到限制。
相反,自然选择似乎保持了雄蕊长度的差异。
“这个植物家族在5000万年的时间里一直保持着这种四长两短的性状,我们可以在五代人中消除三分之一的差异,这将是五年,”康纳说。“我的猜测是,如果我们继续前进,我们将回到六个长度相等的雄蕊。
科学家们设计了实验来研究雄蕊的不同长度在传粉者与植物相互作用的方式方面是否给R. raphanistrum带来任何好处。
“自然选择非常重要,”康纳说。“人们认为选择做不到的很多事情,我们正在学习选择可以做到。