Arch▫ infontolor
To
关注数: 26 粉丝数: 347 发帖数: 20,762 关注贴吧数: 6
自然选择会保留“无用功”吗? 脑洞贴 【病毒】 众所周知,病毒是演化最好的体现者。 病毒携带的遗传信息总是十分简单而有效,它们携带的遗传信息只有一个目标:用最少的能量和材料,实现最大数量的增殖。 这是由于,病毒的增殖数量非常庞大,它们被选择的次数和演化的机会都十分充足;往往可以在有限的繁殖代数中产生最有利于在环境中增殖的遗传信息,这个遗传信息通常会淘汰掉不必要的程序,以减少成本,增大繁殖数量。 将野生型病毒和添加了一段无用序列的病毒放在一起培养,由于存在无用的序列延长了病毒的增殖时间并增大了单个病毒的装配成本,无用序列病毒的表达量会远低于野生型。于是在病毒侵染时,野生型有更多的机会进入宿主细胞。重复这个操作,很快病毒就只剩下了简洁的野生型。 在自然条件下也是一样的原理:改变环境条件,病毒总能依靠大量的繁殖尝试大量的应对方案,并且很有可能找到最优解,然后最优解就会有最大程度的拷贝,进而替代原来的基因型,完成一次演化。 可以说,一段病毒的遗传信息,尤其是经过了长期的演化的,应当是不存在多余的,不会有“无用功”的。 【选择压力】 在病毒的例子中,病毒之所以会倾向于产生最简洁的方案,主要原因是因为病毒面临着选择压力,即:成功的浸染、有限的资源和最大的表达量。 如果不存在浸染考验和资源限制,那么可以预见,病毒将会保留各种五花八门的基因型,我们基本不可能看到一个有方向的演化过程。 也就是说,最自然的假设就是,如果消除了选择压力,那么演化是不应该有一个明确的方向的。 换言之,演化如果具有方向,那么最自然的情况就是,这个方向是演化压力提供的。 【病毒的无用功?】 到目前为止,一切都是最自然的假设,符合经验符合认知的。 但如果某种病毒真的具有一段无用的信息呢? 最自然的假设有如下解释: 1、演化的时间不够长; 2、只是我们暂时没有找到这段信息的作用。 那么,存不存在反例呢?事实上是存在的,一些古老的病毒,曾经有过更简洁的遗传序列,但它们仍然演化出了一些无用的序列。 一些病毒及其宿主的分子进化研究表明,这很可能是由于病毒侵染的宿主细胞的受体分子发生了偶然的改变,使病毒中一些更复杂的个体有了侵染优势,于是病毒就演化成了更复杂的版本。 然而,它们原来的宿主后来或者灭绝了,或者演化出了病毒无法完成增殖的防卫机制,使得以这种细胞为专一宿主的病毒被淘汰,只有拥有多种宿主细胞的病毒保留了下来,同时,那些曾经十分有用的序列也跟着保存了下来,尽管这些序列对新的宿主,即我们现在看到的宿主,是无用的。 【矛盾】 这就是奇怪之处了,病毒为什么保留了这些序列? 如果是人,保留一些曾经有用的工具,以备不时之需,那是可以理解的。 但病毒并不具有智慧和策略,它们怎么可能保留无用的序列?即使曾经有用,但病毒的演化是“实时”的,而不会是“远虑”的,这些序列应该不会在无用的时间被保留才对。 一个常见的例子是,在添加药物的培养基上培养携带药物抗性基因质粒的大肠杆菌,一旦脱离药物的选择压力,它们的质粒基因(抗药性)很快就会丢失,即原来培养的大肠杆菌被不携带不必要基因的大肠杆菌替代。 也就是说,这些病毒在自然压力之下,仍旧在演化上做了无用功,而原因,看起来是它们在“以备不时之需”。(可是病毒怎么可能有这种行为?) 这种选择压力之上的无用功是偶然的现象(演化时间不足导致没有被淘汰)吗?还有更多的例子或者反例吗?有没有可以操作的材料呢?
1 下一页