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在行为中捕捉进化

显微镜下放大的andersen roundworms evolution蛔虫:较大的蛔虫为成虫;更小的蠕虫在dauer。

查尔斯·达尔文是对的。

在1859年出版的《物种起源》一书中,这位著名的科学家假设,人工选择(或驯化)和自然选择的作用方式是相同的。

现在,由西北大学领导的一个国际研究小组首次提出了一些证据,证明达尔文的推测是正确的。

这一次,研究的对象不是加拉帕戈斯群岛的珍禽,而是一种蛔虫,它依靠自己的嗅觉来评估食物的供应和附近的竞争。在西北方向的研究中,研究人员发现,自然选择作用于控制野生蛔虫嗅觉的基因,与之前在实验室中发现的家养蛔虫相同。

andersen evolution Erik安徒生

“性状的进化很少与确切的基因和过程相联系,”西北大学的Erik Andersen说,他领导了这项研究。“我们提供了一个进化如何运作的清晰例子。”

科学家们采用了实验室实验、计算基因组分析和实地工作相结合的方法。他们的研究还表明,自然选择作用于信号感知受体,而不是遗传过程的下游部分。

这项研究发表在本周(9月23日)的《自然生态学》杂志上进化。安德森是西北大学温伯格艺术与科学学院分子生物科学副教授。

重点模型生物,C。秀丽隐杆线虫是一种1毫米长的蛔虫,生活在腐烂的有机物中,尤其是腐烂的水果中,以细菌为食。这些蛔虫通常存在于花园和堆肥堆中。

为C。秀丽隐杆线虫拥有敏锐的嗅觉,这是生死之别。如果它们在环境中闻到足够的食物,它们就会留下来,生长和繁殖。如果它们感觉到食物短缺和/或来自其他蠕虫的太多竞争,它们就会踏上一段漫长而可能致命的旅程,寻找一个更有利的环境。这个过程被称为“dauer”,会延迟生长和繁殖。

性状的进化很少与确切的基因和过程相联系。我们提供了一个进化如何运作的清晰例子。Erik Andersen是一位分子生物学家

换句话说,dauer为了保证长期生存,在短期内降低了繁殖成功率。

安徒生说:“在它们生命的某个时刻,这些蠕虫一定是在赌博。”“在蠕虫从dauer爬出来并重新开始生长的时间里,留在后面的蠕虫已经开始繁殖了。如果食物用完了,道尔蠕虫就会做出正确的决定并获胜。如果食物没有吃完,道尔蠕虫就会输。”

安徒生和他的合作者发现,进化在蠕虫决定留下或进入道尔的过程中扮演着重要的角色。有些蛔虫有一个处理气味的基因受体;其他蛔虫有两个。带有两个受体的蛔虫具有更高的嗅觉,这使它们能够更好地评估环境中资源的可用性,并进行更好的赌博。

安徒生说:“如果蠕虫能够嗅到周围大量蠕虫的气味,这对它们来说是一个优势。”这是在之前对蠕虫的人工选择研究中发现的。现在我们也发现了自然种群的结果。我们可以从这两种基因中找到具体的证据,证明人工选择和自然选择的作用类似。”

这项名为“信息素响应中的选择和基因流形状小生境相关变异”的研究得到了美国国家科学基金会职业奖的支持。安徒生实验室的博士后研究员李大涵(Daehan Lee)是这篇论文的第一作者。

主题:生命科学、研究、温伯格艺术与科学学院

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.northwestern.edu/stories/2019/09/catching-evolution-in-the-act/