作者:封帆 于洋 来源:中国科学报 发布时间:2012-8-31 7:48:56
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我科学家提出新的普适进化理论
 
本报讯(记者封帆 通讯员于洋)近日,中国科学院长春应用化学研究所、吉林大学和美国纽约州立大学石溪分校教授汪劲领导的研究组,从物理学角度系统阐释了一系列生物进化中由来已久的难题,例如如何考虑生物进化过程中生物环境所起到的影响。这一发现为解释“红皇后假说”提供了理论依据。相关研究成果日前发表于《化学物理杂志》。
 
进化论可以解释生物系统为何和如何随时间改变,但却难以解释为什么生物界普遍采用有性繁殖来繁衍后代等问题。同时,传统进化论仅强调生物系统适应物理环境的过程。而真实的生物进化过程,则是由物理环境和生物环境共同决定的,但如何考虑、计算生物环境的影响,也是传统进化论中没有解决的难题。
 
而在英国作家路易斯·卡洛尔的《爱丽丝漫游仙境》中,红皇后对爱丽丝答道:“在这个国度中,必须不停地奔跑,才能使你保持在原地。”进化生物学家利·范·瓦伦于1973年借用红皇后颇有禅意的回答提出“红皇后假说”:不进即是倒退,停滞等于灭亡。
 
汪劲领导的研究小组提出的普适进化理论,包括两个基本要素:进化过程产生的适应度势景观和环流进化驱动力。该理论认为,进化可以看做是在适应度势形成的“山峰”和“山谷”景观中穿行的旅行路线;环流使得生物种群的进化沿着适应度势景观以螺旋方式前进。
 
该研究的关键性突破,是通过引入“流”的概念,揭示和量化了生物相互作用所导致的进化驱动力。
 
汪劲解释说,在新理论中,进化过程中形成的“势”(物理环境)与“流”(生物环境)景观就像是进化驱动力的“阴阳”两面,类似于量子世界中的波粒二象性,或者是决定电子运动的电场与磁场。该研究认为,同种群或种群间生物个体的相互作用会导致“流”的产生,即使物理环境保持不变,在“流”的驱动下进化可以永无止境。
 
这一发现为解释“红皇后假说”提供了理论依据,即在共生的世界里,没有对“最适者生存”的保证,为了生存必须不停地“奔跑”。
 
《中国科学报》 (2012-08-31 A1 要闻)
 
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