基因越複雜 生命週期越長的生物,進化就越慢嗎?

時間 2021-05-09 13:00:55

1樓:人類術士

對進化只能說耳聞一二,但發現大部分答案對進化的理解有偏差。說兩條目前公認的吧:

1 進化的單位是基因,而非物種。所以物種沒有進化速率,基因有。

2 中性進化學說乙個重要的發現就是分子鐘,即進化速率(evolutionary rate)等於突變速率(mutation rate)。也就是說,基因進化的快慢取決於其突變速率,這構成了現代分子進化研究的理論基礎。高票回答所說的環境變化只會造成選擇壓力的變化,它可以讓物種滅絕,甚至讓基因消亡,但並不能改變進化速率。

另外,很多人提到進化沒有方向,英文evolution應該翻譯為演化,我深表贊同。對此,芝加哥大學的龍漫遠教授也專門寫文講過。然而大陸幾十年的教育讓進化一詞深入人心,我還是尊重語言學規律,將錯就錯了。

2樓:ChinKoyo

在這個穩定的環境中,大部分生物要進化到下乙個高峰都是異常艱難的,同時任何乙個進化都可能會對穩態環境造成破壞引起生物大滅絕。詳情可見臨界一書。另外目前基因最複雜的是重樓百合,基因複雜性和生命週期長短對於進化來說只是影響因素之一。

3樓:

首先,第一點,別拿自然選擇混淆進化,兩者概念還是有不同的。

曼徹斯特的樺尺蛾在短短的幾十年內經歷種群5%黑蛾子變成幾乎種群百分百黑蛾子再恢復5%黑蛾子,蛾子顏色的改變能說明這個物種進化快嗎?不能,它只能說明樺尺蛾這個物種已經進化的很完善了,它能很好的適應自然環境。

第二,人類已經進化到很高階的階段了,要不然人類不會成為地球主人。

第三,遠古人類遠比現代人類強壯、老鼠的抗病能力比人類強什麼的完全不能說明遠古人類和老鼠比現代人類進化的更高階啊。人類沒有那些能力只是因為人類不需要啊,對遠古人類和老鼠有用的自然選擇幾乎對人類不起作用了。

第四,其實我們人類無時無刻不在進化,只不過是我們無法察覺罷了,而且進化或者基因變異的方向是多面性的,有些甚至是我們想不到的地方。

第六,看著上面那麼多專業答案,我這個生物果然是餵狗了...現在知道的東西不比高中多多少...我對不起黨、對不起國家、對不起學校、對不起老師

4樓:

唔雖然我是做進化的但不怎麼答進化的問題,是因為很多問題存在表述上的模糊性,要來答就得釐清很多基本概念,這又是費力不討好的工作。但既然被 @袁霖 邀了,今天有點空就來答一答。

首先需要時刻記住的是不是進化速率越快對生物越有利,能適應環境才是王道

唔慢慢來吧。「基因越複雜」,基因有什麼複雜的?從高等動物到低等動物基因結構和組成又沒什麼差距。

我想題主的意思是表觀結構的複雜性吧,然後結構複雜所以需要很多基因來調控這樣的意思。那麼控制其它變數,可以認為結構越複雜的生物進化得更慢。如果用突變率來表徵進化速率,作一組資料對比:

反轉錄病毒每一代平均有0.1個鹼基突變;真核生物則大約為0.006(Drake et al.

, 1998)。細菌只需要很少的突變就可以改變抗生素的結合位點構型從而獲得抗藥性,但高等動物想要改變某個表型,從基因位點改變,到蛋白質結構改變,到蛋白質互作網路改變,到高階表觀結構改變,是非常漫長而複雜的過程,,更不用說大部分突變都是有害突變。病毒的進化最依賴於突變,但它對環境的適應性很差,不在宿主體內很快就會死亡。

高階生物雖然很難從突變獲得好處,但它們對環境的適應性很好。所以,並不是進化速率越快對生物越有利,你明明可以提高對環境的適應性。

然後是生命週期。控制其它變數的情況下,可以認為生命週期長的動物進化得越慢。比如在生命週期差距最大的植物裡面,多年生木本植物的確比草本植物的分子進化速率快(Smith & Donoghue, 2008; Lanfear et al.

, 2013)。這個也很好理解,生命週期越長產生後代所花的時間也越長,通過有性生殖發生基因重組的機會也會更少。但這也並不是壞事,生命週期長的動物能夠在其生命週期中產生更多的後代,降低了單次生殖失敗的滅絕風險。

就木本植物來說,它們種群內的基因多樣性反而高於草本植物(Nybom, 2004)。這是由於木本植物由於可以進行多次生殖,有性生殖的成功率更高;而草本植物必須要保證自己能夠產生後代,所以它們的自交率比木本植物高得多。而木本植物由於能長得很高,其花粉的傳播面積也比草本植物大得多。

這些其實在一定程度上彌補了生命週期長帶來的遺傳多樣性損失。

進化速率的快慢反而跟生物所處的選擇壓的大小更有關係。如果選擇壓不大,生物可以活得很舒服,它其實就不需要進化。事實上也有很多活化石生物如腔棘魚鸚鵡螺千萬年來都沒什麼變化。

但如果選擇壓很大,生物為了生存其進化速率就會加大。比如在植物裡面,寄生植物就比其它植物在葉綠體基因、線粒體基因和核基因有更高的進化速率(Bromham et al., 2013)。

這就像你要當小偷,那就注定你得過上比普通人更辛勞的生活。你得成天去挖空心思應付那些不斷公升級的保安系統,以及跟警察和保安鬥智鬥勇的生活。還經常失手送掉了卿卿性命(寄生植物的滅絕率很高的)。

而普通人呢?隨便活活就行了。

那麼針對最後的三個問題:

1.進化速率減慢不是不良影響,高等生物獲得了對環境的適應性。不過基於有性生殖的基因重組,相比於無性生殖來講,的確對生物進化帶來了應對選擇壓力時的好處,具體可以看環境不變,生物進化嗎?

- 知乎使用者的回答這裡我後面舉的例子。

2.大體型對恐龍滅絕有一定影響,但不是唯一原因,因為也有很多很小的恐龍,比如耀龍只有25厘公尺長。大體型的動物在大災變的時候往往容易滅絕,這是因為它們為了維持自己的生存需要消耗掉比小體型動物更多的食物。

而在大災變的時候食物往往處於短缺狀態,大體型動物很容易餓死,而且由於體型巨大也不容易在發生災變時找到合適的庇護所。但大體型的進化意義在於,它能使生物在生態位競爭中佔據優勢,長得像大象那麼大的話獅子老虎都很難搞定。

3.還是要重申進化速率慢並不是壞事情,這說明生物對環境適應性的增強。人類的確由於產生了高階意識,進化對於人類已經不具有支配作用。

5樓:慵庸

我認為題主說的有一定道理

單從人類基因,人體生理結構的複雜程度來講,乙個人至少要突變n段基因(n是個很大的數),才有可能獲得某一有用的性狀突變,這樣事情發生的機率遠遠大於致癌率且不亞於彩票中獎。

現代社會發達的科技使人類種內競爭與生存壓力接近與無(沒有淘汰就沒有進化)(傻子都能找到媳婦生小孩)。 這種情況下,即便再有利的性狀突變也幾乎不可能在人類繁衍中表現出巨大的優勢遺傳給全部人類,即按照演化論的觀點,目前來講人類要想明顯得進化某一性狀是近乎不可能的。

相比較而言,病毒,單細胞生物獲得較大的有利突變並遺傳下來自然不是什麼難事

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