進化新知：錯誤促進演化指亞利桑那大學（University of Arizona）的生物學家們發現：進化的一個重要驅動力是細胞所犯的錯誤以及生命體如何應對這種錯誤。他們的發現為經濟學和社會學提供了創造性發現的經驗。
基本介紹
- 中文名：進化新知：錯誤促進演化
- 單位：亞利桑那大學
- 學科：生物
進化新知：錯誤促進演化
達爾文在意識到基因變異在生物進化過程中所起的關鍵性作用之後，於此認識基礎之上建立了自然選擇學說。一些個體對於某種特定的自然環境要比其他個體具有更強的適應能力，這使得它們具有更大的機會生存下來並且將這些基因傳給下一代。但是，對於進化生物學家而言，關於大自然最初是如何產生變異的具體過程依舊是一個迷。
亞利桑那大學的生態學和進化生物學學院的副教授J.Masel以及博士後E.Rajon發現了生物如何處理遺傳密碼中的錯誤。人們一直認為遺傳密碼會對生物體適應新環境的行為——即進化的過程——產生深遠的影響。
Masel介紹道：“進化需要一個場所將這些變異付諸實踐。這就如同激烈的商戰：新的產品和想法總是需要一些測試以檢驗它們能否禁得住挑戰。”該研究發現發表在美國國家科學院院刊（PNAS）雜誌上。
然而在自然界中，這恰恰相反，比如說很多能夠幫助生物適應新環境的新的特徵在最初都是一些錯誤：細胞產生的錯誤轉錄和翻譯出性質或者功能變化了的蛋白質，即便是基因本身沒有錯誤。過了一段時間，這些錯誤會回到基因裡面最終保持不變。Masel說：“如果這種轉錄和翻譯基因信息的機制是完美無缺的，那么生物體將會是一直保持不變的而且也不能夠適應新環境或者環境中的變化。”
Masel和Rajon在論文中指出生物在面對由於錯誤所導致的危害時具有兩種選擇。其中之一便是在最初第一步就避免錯誤，比如說具備一個矯正機制以識別出和改正那些錯誤。作者們稱其為整體措施，因為它對於所有錯誤而言都是一樣的，都需要審視所有過程。
另外一種是允許錯誤發生，但是演化發展的很穩健以至於影響到了每一個個體。Masel和Rajon稱這種策略為局部措施，因為它缺少整體全面的矯正機制，它要求每一個個體對出現的錯誤都要有一定的適應性。
Masel 說：“我們發現非常少數的物種會演化出整體措施，而絕大多數的物種會演化出局部措施。實際中大多數的物種不會朝任意一個方向發展，而是被吸引至一個或者其他方向。但是一旦它們這樣子做，它們很少選擇，即使是在進化過程中。”
在酵母的認識的基礎上，Masel和Rajon構想出了一個數學模型並且在計算機上運算出了物種中的基因變化。
他們指出：避免或者修復錯誤只是以原來為標準，生物可能在將基因轉錄翻譯成蛋白質的過程中已經演化出了沒有出現錯誤的高準確性。然而，在保持蛋白質無誤和允許存在潛在的有害錯誤之間存在著一個平衡。
在之前已經出版的文章中，Masel團隊引入了這樣的觀點：物種間的差異產生“充滿希望的和令人絕望的怪物”——那些經過基因變異的生命體，這些生命體的基因序列大多是無害的或者致命的。
Masel和Rajon告訴我們自然界中的變異來自於兩個方向：有規律的變異，其大部分時間是有害的，因為基因突變產生一些有用甚至很好的結果的機會是很渺茫的；另一種叫做隱秘變異，其不可能是致命的，更不可能是基本上無害的。
因此，隱秘變異如何起作用及其在演化中的重要性？
考慮到會出現一定數量的錯誤，同時又不能運用整體矯正方法消除這些錯誤，生命體從Masel所謂的預選（pre-selection）獲得了優點：它為自然選擇作用在即使沒有發生基因突變的基因序列上提供了一個展示機會。Masel解釋道，“有證據表明隱秘基因序列也會被翻譯成蛋白質，至少是偶爾。”
“如果這些蛋白質極其不好的話，那些產生這些蛋白質的序列可以不被選擇。比如說，如果我們想像一種蛋白質的胺基酸序列被改變了，導致其被錯誤的摺疊以及在細胞內堆積成一團，那么這些蛋白質對於生命體來說將會是非常有毒的。在這個錯誤摺疊蛋白質的例子中，自然選擇可能會傾向於導致基因序列不被翻譯成蛋白質的突變或者傾向於這樣的序列——即使在序列中存在變異，但是由於蛋白質是隨機形成的，因此改變的序列依舊是沒有什麼大的危害的。”
Masel說：“預選（pre-selection）賦予了隱秘遺傳變異處於預備的狀態。人們可能會將局部措施作為幕後的自然選擇，它消除了那些趨向於災難性的變異，豐富了那些僅僅只是輕微有害或者甚至無害的變異。不管預選的結果是什麼，這都要好得多。因此依據這種措施的物種在應對新變化時具有較高的進化潛力。如果矯正過多的話，這種預選是不會出現的。很多的物種適應的相當的好而且從進化角度來看它們沒有從眾多變異中有任何收益。從隱秘類型中獲得變異的方法依然存在，這是因為生命體並沒有很大的付出，如果需要他，那么他也依然存在。”
根據Masel，研究大自然創造性的觀念如何掌握了人類社會中的線索。
我們發現生物學家有一種聰明的處理措施。這讓很多觀點煥發光芒，但是只有在隱秘形式甚至當其為隱秘時，它才會去除一些最差的觀點。這種方法是非常有用和成功的策略。我認為公司、政府、經濟都可從生物創新中學習很多關於促進創新的東西。
