生物会一直携带着祖先家园的“记忆” 并帮助它们适应环境变化

根据发表在《科学进展》杂志上的一项青藏高原和邻近低地养鸡的研究，该实验表明了生物会携带着它们祖先家园的长期“记忆”，帮助它们适应环境变化。这项研究为生物如何适应不断变化的环境提供了新的见解。在当今气候迅速变化的背景下，这一话题尤其重要，因为气候变化正在给全球动植物带来挑战。

在中国科学家和密歇根大学生物学家的一系列实验中，研究人员在海拔3000多米的青藏高原和邻近的四川省低地孵化并饲养了数百只鸡。这些藏鸡至少在4000到4500年前从南亚和东南亚的红色丛林家禽中驯化而来。大约1200年前，它被带到青藏高原，在那里它获得了高海拔适应能力，如增加携带氧气的红细胞。实验中，一些低地鸡的蛋是在高原上孵化的，一些高海拔鸡的蛋是在海拔670米的地方孵化的。

这一做法的目的是评估生物表型变化的两种类型的相对贡献，即对生物体可观察到的物理特征或特性的变化对环境适应过程的影响。“可塑性”表型改变涉及基因活性的改变，但不重写DNA分子中的遗传密码，而基因突变通过修改密码本身的字母序列而引起基因活性的改变。

进化生物学家一直在争论可塑性和基因突变诱导的适应变化的相对作用，以及前者是否是后者的垫脚石。

在这项鸡的研究中，研究人员特别感兴趣的是，当生物体被重新引入到祖先的环境中时，它们是如何重新适应的。他们发现，当有机体回到祖先的家园时，可塑性的变化比它们适应新环境时发挥的作用更为突出，这揭示了过去经验对未来进化机制的影响。

为了研究可塑性和DNA序列变化的相关作用，研究人员观察了低地鸡和藏鸡在脑、肝、肺、心脏和肌肉五种组织类型中的基因表达差异。为此，他们分析了这些组织中细胞的RNA转录体。基因组是由DNA构成的，它包含构建有机体所需的指令。为了执行这些指令，DNA必须被读取并转录成信使RNA分子。

通过分析一个细胞中被称为转录组的整个RNA序列集合，研究人员可以确定基因何时何地被打开和关闭。基因表达研究提供了在各种条件下活跃表达基因的快照。基因活性的变化改变了有机体的表型，包括形态、行为和生理。

在鸡的研究中，研究人员发现，当动物首次适应青藏高原时，虽然许多突变引起的表型变化是必要的，但当藏鸡被带回低地时，可塑性变化很大程度上将转录体转化为首选状态。在卵子“孵化率”方面也看到了类似的结果。

低的鸡蛋在陌生的青藏高原孵育时，孵化率显著低于藏鸡蛋。但当藏鸡的卵在低地孵化时，两组间的孵化率没有显著差异。卵的结果表明，当一个生物第一次被带到一个陌生的环境时，需要进行适应性的突变改变，而当那些相同的生物回到祖先的家园时，可塑性的改变将起到作用。研究团队还分析了先前对孔雀鱼和大肠杆菌研究中的转录组，不管新环境比祖先环境压力更大还是压力较小，都发现了类似的结果。

总之，该项国际合作的研究工作揭示了一种从细菌到脊椎动物的现象，即有机体以表型可塑性的形式记住了它们的祖先环境。

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