我国旅美学者密西根大学的张建之博士、中科院昆明动物研究所的张亚平博士及美国国立健康研究院（NIH）的罗森博格博士联合对疣猴类的白臀叶猴消化酶进行了深入研究，其成果发表于《自然-遗传》杂志。该研究揭示了一个重复拷贝的胰核糖核酸酶基因如何进化形成新基因，编码的酶有助于该物种消化食物，从而促进对生态环境的适应。

生物如何通过遗传改变实现对环境的稳定适应，是生命科学的核心问题。科学家发现，许多基因由原有基因通过基因重复演变形成。例如，人类基因组3万多个基因中近一半由基因重复形成。按进化理论，部分重复基因可能产生新功能，有助于生物适应环境。但功能变化具体如何发生？新基因是否真的促进适应？

中美科学家为回答上述问题，选择旧大陆猴的一个亚科——疣猴亚科作为研究模型。该类动物以树叶为主食，食物在前肠通过共生细菌发酵消化，它们通过各种酶（包括胰核糖核酸酶）消化细菌而获得营养。

经与十多种灵长类动物及人的胰核糖核酸酶基因比较，发现叶猴中有两个基因拷贝，而其他灵长类及人中均为单拷贝。进一步研究发现，基因重复约发生在400万年前，但疣猴类食叶特性形成于1000万年前。有趣的是，重复发生后，仅一个基因发生了快速改变，且变异呈现明显方向性。通过理论计算和功能研究，他们确定该基因因适应性选择作用而发生了适应性进化。

基因重复后，两个基因发生功能分工，大大提高了工作效率，促进了叶猴对环境的适应。

科学家对新基因功能产生的进化动力存在争论：一些学者认为适应性选择作用很大，另一些则认为释放维持原有功能的选择压力意义更重大。本研究证明，在叶猴胰核糖核酸酶中，两方面作用均必不可少：基因重复释放了其中一个拷贝维持原有功能的选择压力，提供了进化原始材料；食物环境变化提供了适应性选择动力，推动形成效益更高的新酶，新酶形成又进一步促进动物适应环境。

虽然国际上对适应进化研究十分重视，但一般研究主要依赖理论计算，难以进行试验验证。这项工作通过理论计算与试验相结合，展现了生物进化的机制。

本研究得到中国科学院知识创新试点工程重要方向项目、国家自然科学基金和密西根大学的部分资助。