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表观遗传学和环境响应不会破坏达尔文的进化

章鱼的显着适应性和新的证据表明它们可以改变从DNA中复制的信息,这是表观遗传学的一个例子:通过“高于”DNA的因子修饰基因表达。

表观遗传学和环境响应不会破坏达尔文的进化

但这是否会通过自然选择破坏查尔斯达尔文的进化论?随着表观遗传学成为讨论人类差异和疾病的流行语,这一想法已渗透到大众媒体中,并被创造论者热切地采纳。

有人声称,由环境影响基因表达的遗传变化完全伪造达尔文的理论,而是有利于让-巴蒂斯特·拉马克的长期抹黑的想法,通过使用增强的有利特性向下传递给后代。但这是对表观遗传学和进化理论的完全误读。这是对达尔文和拉马克的想法的误解。

什么是表观遗传学?

表观遗传学不是一个新概念,甚至是一个新词。

康拉德·沃丁顿(Conrad Waddington)在1942年创造了这个词,之前我们知道DNA是基因的分子基础。他提出通过另一个“表观遗传”过程水平差异地打开和关闭基因,以在发育中的胚胎中产生不同的细胞和器官。

我们有许多在动物或植物的生命周期内发生的差异基因表达的例子。

例如,一些人类基因在大脑中开启,但在肾脏中关闭,其他人在肾脏中开启但在血液中开启。

有些植物可以经历表观遗传变化,在幼时生出坚硬的叶子,然后在年龄较大时切换到更多汁的叶子。在雌性哺乳动物的一条X染色体上长期关闭基因可以补偿雄性中只有一个X的存在。

表观遗传学可以通过阻断或增强或改变DNA的读取方式在多个层面上发挥作用。这是通过将小分子固定在DNA或其RNA拷贝上来实现的。所有这些过程都由酶本身控制,这些酶本身就是DNA的产物。

基因作用的一些变化受到环境的影响。例如,鳄鱼和一些海龟等爬行动物通过卵孵化温度来确定性别。这会影响男性或女性决定基因的表达。

在所有这些情况下,基因的抑制状态通过单个动物或植物内的细胞分裂向下传递,但通常在蛋或精子中重置,以使其不在世代之间转移。

但我们现在知道几种情况,其中表观遗传状态至少部分地延续到子代中。

例如,小鼠的毛色部分受到与DNA结合的小分子的控制,这种状态由后代遗传。在人类中,第二次世界大战后的饥饿似乎通过一种在营养不良的母亲的儿童甚至孙子中遗传的机制引发肥胖。

使用或选择引起的表观遗传变化?

拉马克的观点通常过于简化,但他的核心思想是通过使用增强了有利特征,并且这种增强可以由后代继承。

经典引用的例子是一只原始长颈鹿,腿短而颈短。它必须伸展到多汁的叶子,并发展出更长的四肢和颈部,这种特征传递给后代。通过这种方式,后代可以满足生物体的需求。

达尔文主义者认为,颈部和腿部略长的原型长颈鹿吃得更好,再生更成功,并且有更多的长颈鹿分享它们的骨骼生长基因。

使用诱导的表观遗传变化,还是选择用于?证据支持后者。

选择可能有利于增加酶的活性,这些酶将小分子添加到DNA中并形成它们对环境线索的响应。

例如,很容易理解为什么基因表达的变化使得难以食用的坚硬幼叶可能对脆弱的幼苗有利。或者在女性的X染色体上灭活基因可以避免两性之间的有害不平等。

因此,可以选择基因进行表观遗传修饰的倾向,就像任何其他达尔文特征一样。

关于章鱼的新证据提供了选择编辑酶活性升高的良好例子,以及围绕编辑位点的“可编辑”序列。

这些站点在章鱼和鱿鱼物种之间高度保守,表现出升高的编辑,但在没有编辑的更远的亲戚中几乎不存在。它们集中在参与大脑和章鱼神经功能的基因中,与这些复杂生物的智力自然选择一致。

有证据表明,在盐沼植物等物种中选择了表观遗传变化,以产生适应不同盐度的局部适应菌株。

在当地适应的橡树中也记录了DNA的表观遗传修饰。鳄龟的雄性生产温度不同,以保持较温暖和较凉爽地区的稳定性别比。

有大量证据表明在动物和植物中选择了遗传特征的表观遗传调节。这些变化利用了现有的可遗传的遗传变异,并被传递。这使得人口可以响应环境挑战而发展。

因此,我们可以很容易地将表观遗传学作为可遗传的自然变异的另一个来源,以解释种群如何变得不同,最终出现新物种。

达尔文会喜欢它。事实上,为了涵盖获得性人物可能被遗传的可能性,他在1868年提出了“泛发”的概念,其中微小的包裹(“gemmules”)从体细胞传递到生殖组织。

因此,如果事实证明从经验到继承的信息流为自然选择提供了更多的变化,那么达尔文又是正确的。

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