研究发现大量潜在基因会对自然选择有反应

研究人员利用大型围场监测鹿鼠的进化。图片来源：ROWAN BARRETT

　　从远处看，很难在人群里认出Rowan Barrett，这个长着浓密黑胡子的瘦小男人。但是他的同行却认为，Barrett是可以脱颖而出的。在过去的两年里，Barrett包揽了为年轻进化生物学家设立的几乎所有的主要奖项，包括日前他在2013年进化学年会上获得的多布赞斯基奖。他的成就是：敢于进行规模宏大的实验性进化，以研究自然选择如何构筑生物体的整个基因组。

　　“事实证明，对于一些曾经被认为很难测试的假说，他并不害怕在自然环境中对其进行深入研究和测试。”美国奥斯汀得克萨斯大学进化生物学家Robin Hopkins说，“他有着令人难以置信的毅力。”

　　Barrett现工作于在内布拉斯加州的沙丘地区，生活在当地浅色沙丘上的老鼠的颜色比周围草原上的老鼠颜色要浅。长期以来，研究人员一直假设沙丘老鼠是由于猫头鹰这样的捕食者而颜色变浅，以便保护自己不被捕食者发现。而且相关研究断定，这些老鼠体内被称为“刺鼠”的与色素相关的基因发生了变化。

　　但是Barrett对此并不满意。他说：“这是进化生物学中存在时间最长的假说之一，不过从未于自然条件下在鹿鼠中被直接证实过。”

　　在进化学会议上，Barrett称，他的初步研究结果表明，浅颜色确实能保护沙丘老鼠——但是其他基因可以帮助老鼠茁壮成长。加利福尼亚大学河滨分校进化生物学家David Reznick表示，实验结果显示，“在适应自然的过程中，还有其他因素在起作用”。

　　作为哈佛大学的博士后，Barrett于2010年开始进行相关工作。他和同事捕捉了几百只在深色和浅色地面生活的内布拉斯加州鹿鼠，并对其进行了分类。他们对鹿鼠的DNA进行取样和标记。然后，研究人员在沙丘和附近深色土地的6个50米×50米的围场内放生约100只鹿鼠——其中深色和浅色地面环境各一半。

　　围场的钢栅栏高1.5米，并延长60厘米至地下以防止鹿鼠挖洞逃走，但这并不能保护其被飞行的动物捕获。在两年的时间里，每过几个月，研究人员就会捕捉每个围场中所有活着的鹿鼠，检验该啮齿动物的基因变化。

　　果然，深色鹿鼠在深色土地上活得更好，而浅色鹿鼠在浅色沙地上活得更好。在基因水平上，Barrett的分析证明了“刺鼠”基因的重要性，该基因多个不同的序列在不同的围场环境中或是有利的，或出现进化选择以适应环境。“选择出现在刺鼠基因的相当广泛的区域里，它不仅仅是一种被青睐的突变。”加拿大不列颠哥伦比亚大学的进化生物学家Dolph Schluter说。

　　但是在实验过程中，很多与色素不相关的基因也发生了变化。Barret 报告称，该分析揭示，“潜在的大量基因会对自然选择有所反应”。不过他并不清楚哪些变化会影响鹿鼠的何种特征。Barret正在进行调查，并怀疑一些特征其实与捕食者无关。例如，有些特征可能使一只鹿鼠更加健康，或更有能力找到食物。

　　“我们已知的很多关于进化选择的想法都很粗糙。”Schluter说，“当开始做实验时，我们会很惊讶地发现一些我们没有预料到的事。”