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無用組織并非一無是處

進化


無用組織并非一無是處

胚胎發育會重演進化歷程
為何在經過了千百萬年的進化之后，有機體還是會形成一些看似無用的結構？來自密歇根州立大學的研究發表于《美國自然學者》雜志，它解釋了為何有機體還會經歷一些看似不必要的發育階段 。研究的領導者是Jeff Clune，他曾是密歇根州立大學燈塔行為進化研究中心的博士，他說，許多動物都會發育一些不常用的組織和結構，然后再消失，這有點類似于在一塊平地上先修建了一個過山車設施，然后再拆除它，再修建一幢高樓 。既然這樣 ， 那為何不直接修建高樓呢？自1866起，這一問題就一直存在爭議，這項研究對此給出的解釋是，有機體需要這些額外的發育步驟來防止發育階段的紊亂，Clune稱其為“促發育紊亂力”（developmental disruption force） ， Clune同時還將其解釋為，如果“鞋子”合適，那么就不需要任何改變 。
Clune目前在康奈爾大學進行博士后深造，他說，在一個正在發育的胚胎中，每一個新的結構都包含于一個極其敏感的環境中，在這個環境中擁有所有已發育的結構，任何改變這個環境的突變（如某種結構的消失）都會引起環境混亂，并導致后續發育階段紊亂 。因此 ， 就算某個結構是無用的，但它的存在也會保證其他有用結構的正常發育 。回到過山車的比喻上，就算后來過山車被拆除，高樓的修建也需要從過山車上拆除下來的零件 。Clune說，一個建筑工程師可能會跳過過山車這一階段，但進化卻更像一個修補工人而非工程師，就算效率不高，它也會使用任何不用的部分 。令人感興趣的是，為了減少出現紊亂的風險，新出現的特征會在發育階段的尾部添加，這就意味著，所有生物的發育階段都存在一定的相似性 。
一項被稱為“計算進化學”（computationalevolution）的新技術使得研究者能夠進行在自然界中無法觀察到的實驗 。研究團隊中的計算機學家和生物學家利用燈塔實驗室的Avida軟件模擬重演了胚胎的發育過程 ， 從而取代了原始的觀察胚胎的方法 。Avida軟件能夠對資源、進化等參數進行設置，模擬自然選擇的過程，利用這一軟件，研究團隊記錄下了各個進化譜系的發育階段，并觀察了它們在有機體發育完成后的情況 。研究團隊解決了多年以來的爭論，認為個體的發育階段確實重演了進化路徑 ， 至少在計算機模擬結果中是這樣的 。并且由于計算機模擬過程能很快完成，因此研究者得以多次重復實驗以驗證并記錄這一相似性 。這項研究由國家科學基金資助，研究者還包括來自燈塔實驗室的Richard Lenski，Robert Pennock和Charles Ofria 。
【無用組織并非一無是處】
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