上亿年都不曾变化的活化石

1859年，达尔文创造了“活化石”一词，用以描述进化停滞的生物。它们的特征是，在漫长的地质时间里很少有物种形成，并且与化石记录中的祖先之间几乎没有任何物理结构上的差异。

在一项新发表于《进化》杂志的研究中，一组研究人员从生物分子学的角度，研究了进化停滞的机制，首次为解释活化石的出现提供了生物机制方面的证据。

最古老的杂交

雀鳝是一种古老的、符合活化石定义的辐鳍鱼类。现存的七种雀鳝物种，在结构上都几乎与最早的、可追溯到大约1.5亿年前的侏罗纪时期的雀鳝化石完全相同。

鳄雀鳝和其他雀鳝都是活化石，与数千万年前的祖先相比，它们几乎没有物种多样性，也没有物理结构上的差异。（图/Solomon David via yale.edu）

此前有研究表明，鳄雀鳝可以和长吻雀鳝杂交产生可存活、可繁殖的后代。在这项研究中，研究人员通过分析这一杂交实例后发现，这两个不同雀鳝物种的共同祖先至少可以追溯到1亿年前。这一发现使得雀鳝成为在所有动物、植物和真菌中，最古老的自然杂交趋异。

长吻雀鳝。（图/Wikipedia）

在这项研究之前，已知的最古老的自然杂交趋异记录是由两种蕨类物种保持的，它们最后一次拥有共同祖先是在大约5800万年前。

最慢的分子进化速度

随着基因突变率的增加，不同的物种必须拥有更年轻的共同祖先才能杂交繁殖。如果一个物种的基因组突变越慢，它就越有可能与另一个在基因上被长期隔离的物种杂交。

在新研究中，研究人员分析了来自481种有颌脊椎动物的1105个外显子（DNA的编码区）的数据，发现雀鳝的DNA进化速度比其他任何重要的脊椎动物群体都要慢3个数量级。

研究人员推测，雀鳝有一种异常强大的DNA修复器官，使它们比大多数脊椎动物能够更有效地纠正体细胞突变和胚系突变（分别发生在受孕前与后的DNA改变）。如果这一推测得到证实，这些发现可能对人类健康产生深远的影响：大多数癌症与体细胞突变有关，意味着个体DNA修复机制的失败。如果进一步的研究证明雀鳝的DNA修复机制的确如此高效，并找出其背后的原因，那么科学家就可以开始思考这一发现在人类健康上的潜在应用。

在所有有颌脊椎动物中，雀鳝的分子进化速度是最慢的，这意味着它们的基因组突变率比其他动物要慢。（图/Solomon David via yale.edu）

进化停滞的基因组特征

通过将这一发现与野生雀鳝物种的自然杂交过程联系起来，研究人员证明了缓慢的基因组进化速度，导致了雀鳝在物种多样性上表现出的贫瘠。具体来说，研究人员认为，杂交雀鳝与其他雀鳝物种在形态（或者说物理结构）上的重叠，表明雀鳝缓慢的分子进化速度，或者说缓慢的基因突变率，已经为物种形成和进化出新的可观测特征造成了阻碍。

这项研究表明，在所有有颌脊椎动物中，雀鳝的分子进化速度是最慢的，它们的基因组变化率比其他动物都要慢。这意味着，活化石不仅仅是一些奇怪的偶然事件。这些发现不仅为自然界的进化过程提供了一个基础的证明，还表明科学家可以通过对活化石的进化史模式进行分析，为我们自己的进化故事带来新的见解。

#创作团队：

编译：糖兽

排版：雯雯

#参考来源：

https://news.yale.edu/2024/03/04/study-slowly-evolving-living-fossils-reveals-key-genetic-insights

https://academic.oup.com/evolut/advance-article/doi/10.1093/evolut/qpae028/7615529?searchresult=1&login=false

#图片来源：

封面图&首图：Solomon David via yale.edu