进化可以遵循可预测的遗传轨迹……表明离散的环境变化可以选择可重复的遗传变化……同种个体是动物环境的一个重要特征，也是选择压力的潜在来源。 这里我们展示了两个的适应 秀丽隐杆线虫 物种以高密度生长，这是家庭环境常见的特征，是通过信息素受体基因的可重复遗传变化而发生的。 通过在高密度生长过程中积累的信息素进行化学通讯导致年轻的线虫幼虫进入长寿但非繁殖的 dauer 阶段。 两株 秀丽隐杆线虫 高密度生长的个体独立地获得了对信息素诱导的 dauer 形成的多基因抗性。 在每个菌株中，对信息素蛔苷 C3 的抗性源于破坏相邻化学感受器基因的缺失 蛇纹石受体g类 (srg)-36 和 -37。 通过错误表达实验，我们表明这些基因编码蛔苷 C3 的冗余 G 蛋白偶联受体。 在不同线虫物种的高密度培养物中也出现了对多尔形成的多基因抗性， 布氏秀丽隐杆线虫， 部分原因是删除了一个 SRG 基因旁系 SRG-36 和 SRG-37. 这些结果表明化学感受器库的快速重构是对特定环境的适应，并表明对共同遗传基质的平行变化可以影响跨物种的生活史特征。

这项研究有多个阶段和方法。 我将专注于“大局”进化论。 首先，他们关注的最接近的现象是线虫的生活史。 今天研究中使用的大多数蠕虫是一种特定的蠕虫 秀丽隐杆线虫. 当我说特定菌株时，我的意思是它们来自大约 50 年前分离的特定品系。 这种蠕虫主要由雌雄同体的自体受精虫组成，尽管少数是雄性。 所以有 一些 传统性别（男性和雌雄同体之间）。 本文的大部分工作都集中在三类 线虫，一个传统的群体，以及两个独立的品系，适合实验室特殊的营养丰富的环境。 在正常的事件过程中 线虫 种群达到他们的马尔萨斯极限或承载能力，环境中的化学信号触发许多人转变为另一种形态，从而使个体陷入停滞状态， 道尔. 在实验室的背景下，这种生活史适应可以说是适应不良，因为高密度与营养供应的必要消耗无关。 人类可以根据需要以绝对不自然的方式继续向培养基中添加更多营养物质。

在某些情况下，随着时间的推移，进化会适应这种情况。 的突变形式 线虫 已经出现，没有或不能进入 dauer 阶段。 这在野外是非常有害的，会造成灾难性的功能损失。 资源稀缺是自然界的共同特征。 但在实验室的人工环境中，约束被释放。 相反， 在野外非常有害的功能丧失突变变得有益，说明了自然选择的上下文敏感性质。 当达到自然最大种群密度时，这里考虑的两个突变谱系不会进入静态阶段，它们会像在较低密度下一样继续发育和繁殖。 在资源无限的环境中，突变体可以边缘化“野生型”，因为后者针对不再适用的条件进行了优化。

通过杂交不同的近交谱系 线虫 他们证实了功能丧失是由于大效应突变的可能性（请注意： 这句话可能有误导性，看这个 评论）。 当你有一个数量性状的遗传结构是由于在许多小效应基因之间的扩散时，具有不同表型的个体之间的杂交通常跨越性状值的范围。 在这种情况下，交叉对化学信号表现出双峰分布； 倾向于一种或另一种变体（野生型或 dauer 突变体的丧失）。 这意味着一个基因或几个基因在群体中以两种功能不同的变异形式分离。 通过将其中一个突变系与野生型进行比较，他们定位了一个主要的遗传差异 SRG-36 和 SRG-37 X染色体上的位点。 将基因的野生型变体重新引入突变体序列导致回复到野生型表型。 有趣的一点是，两个非野生型谱系的突变存在差异。 这证实了您在这里拥有的可能性 两个独立的突变集中在一个共同的表型上。 因为破坏一个函数并不一定很难，所以这应该不会太令人惊讶。

所以有了 线虫 他们报告的结果证实，大约 50 年前，源自一个常见近交品系的三个品系在表型上的变化是如此之大，以至于两个突变体表现出对实验室培养基特殊环境的平行适应。 遗传变化大体相似，但在确认突变独立可能性的重要细节上有所不同。 但作者还研究了另一种蠕虫物种， 布里格赛, 偏离 线虫 约 20 万年前。 由于分歧的日期，他们不能简单地比较 布里格赛 至 线虫 在基因组水平上以一种直接的方式（基因在不同物种之间并不完全相似）。 但他们确实报告了类似的功能丧失突变 SRG 抑制 dauer 形成的基因可以在 布里格赛.

作者总结：

这些观察结果表明，进化过程中的遗传轨迹受到限制，并且适应至少在某种程度上是可以预测的。 一类已知的适应性基因是输入-输出基因，具有复杂顺式调节基序的发育调节因子，提供了一个允许塑造发育模式的分子底物……基因 SRG-36 和 SRG-37 似乎属于第二类适应性基因，包括视蛋白基因和味觉受体……感觉受体的多样性允许在没有多效性的情况下限制性地适应环境变化。

注意像“在某种程度上”这样的词。 这些具体结果很好，但它们的总体见解是什么？ 他们有多普遍？ 我不知道。 几年前一个 漂亮的纸 得出的结论是：“我们的研究结果表明，即使强加了对祖先功能的选择，直接逆转也是极不可能的， 表明历史偶然性在蛋白质进化中的重要作用。” 研究人员可以发现 都 偶然性和必然性，视情况而定。 这 科学 文章指出了这些基因的特殊性（也在上面的信中提到）：

100 到 XNUMX 个基因影响蠕虫是否进入 dauer 状态。 从理论上讲，删除它们中的任何一个都可以防止蠕虫变成幼虫。 但是，巴格曼建议，其中许多基因会影响动物发育和生理机能的多个方面，而信息素受体只是感知环境，因此可以无害地丢失。 菲利普斯补充说，这项研究可能指出了“一般规则”：进化往往会删除丢失不会产生广泛影响的基因，这一想法正在慢慢取得进展。

这里有 很多 打破这个特殊功能的方法，但似乎只有这种特殊的方法 和 没有其他严重的副作用。 换句话说，必须在对基因组其余部分进行大量限制的背景下，才能解除对该基因座的限制。 我们需要将进化视为不仅仅是种群的流动，而是在基因组景观中运行，其特征在于其自身的内在逻辑。 所有这些都具有潜在的统一性和一致性。 人类语言中可能的粗略概括与真正的概括之间的脱节更多地与我们在概念化方面的认知限制有关，而不是对科学的限制。 许多关于进化过程的一般性是完全可靠的， 在考虑背景条件时. 我怀疑其中一个问题是，许多研究人员假设特定背景条件在特定背景下是隐含的，但是当涉及到更多的公共话语时，这并没有实现，因为目标受众自然没有一个厚实的背景事实网络新结果可以紧密嵌套。 进化论的基本核心逻辑相当优雅和简单。 然而，它如何发挥是非常复杂的。