通过运用新技术再现远古基因,科学家们首次重现了达尔文关于不可回复性复杂分子体系进化的理论。该研究由俄勒冈大学生态学与进化生物学中心助理教授Joe Thornton博士领导,成果即将在《科学》杂志上发表。
自然选择如何驱动复杂分子体系的演进,一直是进化生物学界的未解之谜。倡导“分子体系智能化设计”的学者认为,这类体系具有不可回复性复杂度,因此与自然选择驱动的渐进式进化理论相悖。
“我们的工作指出了当前挑战达尔文主义理论的一个基本错误,”Thornton说道,“新技术使我们能够看到远古基因及其功能在数亿年前是如何进化的。我们发现分子体系的复杂度是通过一种称为‘分子探索’的过程逐步进化的——旧基因被功能迥异的选择压力牵制,由进化驱动力驱使参与新的相互作用和功能。”
科学家们利用统计和分子方法解析了一个精细的分子复杂度样本——醛甾酮,这是一种调控机体行为和肾功能的激素,与受体蛋白一起介导细胞对激素的应答。他们再现了存在于4.5亿多年前的远古受体基因,早于地球上第一批有骨动物。实验显示,该受体在醛甾酮激素实际进化之前很久就具备了被此激素活化的能力。
Thornton团队进一步发现,古老受体同样可以应答更为古老的结构相似激素。当醛甾酮激素后来进化时,它能够预先适应并被选中参与这一新的功能关系。通过受体DNA序列进化研究,科学家发现仅两个基因突变就足以使受体在人体中进化出现有功能。
Thornton说:“我们再现的渐进过程完全符合达尔文进化理论。所谓的不可回复性复杂度只是衡量进化如何发挥作用的一种有限能力。通过追踪基因的远古形态,我们可以展现这对重要的分子对是如何进化的。”