生物如何善于发展以克服环境挑战的发展呢?这是研究人员长期以来提出的一个问题,但是答案并不清楚。现在,一项新的研究表明,进化本身可能是可以进化的过程。
即使在经历快速生态变化的地区,生活也设法在一些难以置信的无法居住的地方蓬勃发展。以微生物为例 - 这些微小的生物已经变得如此善于快速获得? SARS-COV-2和(H5N1)特别值得注意的是,它们能够适应宿主的免疫系统变化。
“生活真的非常擅长解决问题。如果您环顾四周,生活中有很多多样性,那么所有这些事情都来自一个共同的祖先,这对我来说确实令人惊讶。在陈述。
“为什么进化如此富有创造力?似乎这种能力是发展自己的东西。”
生物体的可发展性问题有些棘手,主要是因为它并不容易衡量。例如,进化可能是由于突变会随着时间的推移而增加物种的适应性,从而为其在环境中生存的机会更大。但是,可发展性与健身不是相同的,这与物种未来获得健身的潜力有关。
扎曼补充说:“这一前瞻性的可再发展功能使它引起了人们的争议。” “我们认为这很重要。我们知道这发生了。为什么会发生,当它发生时,我们就不太清楚了。我们试图弄清楚:我们可以在更现实的计算模型中看到可发展性的演变吗?”
为了测试这一点,Zaman及其同事使用一个名为Avida的框架创建了一个计算模型,该框架具有三个奖励逻辑功能和三个有毒逻辑函数。这些逻辑功能可以理解为红色和蓝色浆果,在特定环境中可能是有益的或有毒的。例如,在模型的一种环境中,红浆果对人群有益,但蓝色浆果有毒。然后,另一方面,相反是真实的。结果是,在两个环境中,人口都不能“好”,但只能在一个环境中取得成功。
然后,团队运行了一系列场景,并衡量了每个场景过程中如何变化的可变性。在一种情况下,环境保持恒定,这意味着人口没有从一个浆果转移到另一种浆果。
在另一种情况下,人口被迫在吃红浆果和蓝色浆果之间循环。在这种情况下,团队发现人口能够成功地在不同的浆果之间来回跳动。特别是,环境之间的循环导致种群的“突变”显着增加,从而使他们能够在饮食红浆果或蓝色浆果之间成功切换。
当研究人员创建了每个逻辑功能之间循环的场景时,Avida的程序会将自己推向新的“突变社区”。这些可以被认为是由计算机代码组成的多个基因的途径。每当环境切换时,就需要重新配置途径以食用替代浆果。
扎曼补充说:“种群最终占据的突变邻居(通过进化过程)是单个突变能够重新配置这一途径的地方。”
因此,在这种情况下,当程序中的计算机指令之一(实际上是其“基因”)(其“遗传途径”)发生了变化时,就会发生“突变”。随着时间的流逝,道路的重新配置最终使计算机程序的人口可以“发展”,因此他们可以在红色浆果和蓝浆果专家“ Live Next Door”的社区中成功生活。
但是时间在多大程度上是这种发展性的一个因素呢?好吧,研究人员改变了场景在环境之间循环的频率。这是从在环境中花费一代人的人口到这种情况变为10代,然后变为100代的情况。有趣的是,他们发现,如果环境变化太快,那么可发展性就不会增加。但是,他们确实发现,即使是相对较长的几代的周期期,也可能产生可进化性的演变和维持。
扎曼说:“一旦人口实现了这种可发展性,似乎并没有被未来的进化所抹去。”
这表明,一旦进化进化为更好地发展,它就不会消失。
该研究发表在杂志上PNAS。