关于生物进化,研究者们存在哪些分歧?

关于生物进化目前最大的争议是什么?

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距离达尔文《物种起源》一书问世已经160多年了,然而毫无疑问的是,生物进化仍是有待解决的最大科学问题之一。那么在生物进化研究中目前最有争议的观点以及亟需解决的问题是什么?在一个著名的生态与进化学者论坛Eco-Evo Evo-Eco上曾发起一个投票,调查学者们对15个进化生物学观点的看法。最终获得532个回复,其中38.3%为教师、25.2%为博后、31%为研究生,现将结果分享给大家。

间断平衡式进化是常见且重要的

生物进化的“间断平衡”模式是指一个谱系长时间处于静止或平衡状态,但会出现短时间内快速进化而产生大量物种。从某种意义上来说,这种理论意味着进化是突跃式的,而传统达尔文理论认为进化是缓慢渐变的。这种模式暗示生物的进化存在某些未知非达尔文机制(可能是来自生物系统本身的宏观突变抑或物种水平的选择)。投票为1-5分制,1为强烈反对、3中立、5强烈支持,可以看到在这个观点下大部分人模棱两可。

宏进化仅仅是微进化效应的积累

这个观点其实是间断平衡理论争论的一个方面,它否认非达尔文机制的存在,认为宏观进化(大的谱系差异、新性状的起源等)仅仅是进化方向性的体现,是一系列微观进化效应积累的结果,也即量变积累引起质变。在这个观点下大部分人更倾向于支持这个观点,重视微进化的研究。

群体选择是常见且重要的

该观点基于群体遗传学被提出,认为自然选择不仅在群体中的个体层面起作用,在群体层面也起作用。当然,这些群体也局限于种内。虽然最近一些研究在理论和实践上证明该过程确实可以起作用,然而根据投票结果专业人士似乎并不强烈支持这个观点,也即它可能并非十分普遍。

同域物种分化是非常罕见的

该观点的含义是一个物种可以在没有地理隔离的情况下分化为两个或两个以上物种。这个观点曾被强烈质疑,没有地理隔离意味着高效的基因交流,无法产生物种分化。然而近20年来越来越多的研究使得该观点取得了不错的进展,现在很少有人强烈支持或反对该观点。

在性状进化中性状替换是很重要的

性状替换是指物种之间或同种之间对共享资源的竞争会导致资源使用上的差异,也即生态位收缩而不同生物仅利用一部分资源来减少竞争,从而带来性状上的进化差异。一系列经典研究都在寻找性状替换发生的证据,同时产生了一系列判断这个过程发生的标准。很少有学者强烈反对这个观点,很多人的模棱两可可能是一些研究把标准定的太高的结果。
在物种分化中强化作用是很重要的

围绕竞争一个重要的争议是它在多大程度上驱动了新物种的形成,特别是通过强化作用:也即通过选择避免不适当的交配(尤其是杂交)。杂交的后代可能会有各种劣势性状,从而自然选择倾向保留不产生杂交的个体而进一步导致生殖隔离,可以理解为生殖的性状替换。在这个观点里受访者的看法与性状替换相似。
绝大多数适应是由很多影响较小的基因驱动的(而不是少数影响很大的基因)

R.A. Fisher用他的无穷小模型对遗传进化进行了著名的建模,在这个模型中,适应是由无数个基因驱动的,每个基因都有无穷小的影响。然而,在现代基因组学时代,越来越多的研究强调特定的基因(或基因组区域)决定适应的性状。经典数量遗传学家的反应常常是肯定的,这样的基因确实存在(例如孟德尔豌豆实验),但它们只代表了整体适应的一小部分,肯定不足以引起目前对它们的关注。大多数受访学者比较接受数量遗传学家的猜想。

大多数适应分歧是由基因编码的蛋白质序列驱动的(而不是基因的调控)

尽管之前的人们大都坚信是蛋白质序列的变化引起的性状的改变,但在这里看到了重大转变,现在的研究者似乎越来越重视调控的作用。
表观遗传学正掀起进化生物学的革命

越来越多的科学家开始关注没有序列变化的基因组改变:即表观遗传学最常见的DNA甲基化。一些人认为,表观遗传学将使进化生物学发生革命性的变化,而这里的受访结果表明了广泛的意见,大多数人不相信媒体式的炒作,对表观遗传学持保守观点。当然,也有约10%的人强烈支持这个观点,现在确实也有很多人在研究。当然,这也可能和目前实验数据较少有关。
粗略来讲中性过程对性状进化的影响是可忽略的

适应主义是一个范式:性状通常被认为在自然选择的塑造下是适应的。然而很多反对者认为这些提出的假设不过是讲故事。在这个观点下很少有人是中立的漠不关心的,大多数人非此即彼的支持或反对适应主义,可以看出这个观点饱受争议。其实反对适应主义并不一定是反对适应性进化,他们可能仅仅是想将其他过程引入这个体系从而完善进化论,也即中性过程,但也有很多人认为中性过程是可忽略的。
粗略来讲中性过程对物种分化的影响是可忽略的

过去20年对“生态物种形成”和“适应物种形成”的兴趣似乎并没有强烈地影响人们的观点,大多数研究者仍然认为在物种形成中需要考虑中性过程。这个调查结果与上一个形成明显对照,可见人们对于中性过程在性状和物种水平的进化的影响看法不同。
短时间尺度上的进化存在着强烈的进化约束

生物进化可能存在着各种约束与限制(自身系统与进化历程),大多数受访者倾向于支持小时间尺度上的进化存在着强烈的进化约束。
长时间尺度上的进化存在着强烈的进化约束

这个观点与上一个相对应,在长时间尺度上受访者的看法也是相似的,说明大家在不同时间尺度上进化约束的看法基本一致。
本地化适应是常见且强烈的

生活环境往往塑造着生物的进化方向,从而导致本地物种更加适应本地环境。这个观点的投票结果再次表现了大家对自然选择的重视。
相似环境中产生相似进化是常见、可预期的

经典适应性进化思路(达尔文式进化)认为环境与自然选择决定了进化的方向,受访结果显示经典适应性进化仍被普遍接受。但综合前面观点的投票结果,可以看出大家虽然认为自然选择很重要,但它的影响可以适度的被中性过程和进化约束改变。

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