突变是怎样导致进化的

 

基因突变是进化的基本形式，但是，怎样的突变才是重要的呢？过去，生物学家强调为蛋白质编码的DNA序列的变化，认为这样的突变常常引起蛋白质中氨基酸系列变化可使生物个体获得生存上的优势并且通过自然选择导致生物进化。然而，许多基因序列在数百万年前的时间里几乎一成不变，这种极其缓慢的变化真能对生物形态和行为的进化起作用？现在，一些发育生物学家和进化遗传学家提出了一种新的观点，就是在事物适应的进化中DNA里调节基因表达部位的突变发挥着举足轻重的作用。

 

在过去的十年中，研究人员在多种动物群体中发现了相同的发育遗传途径，最为着名的例子就是Hox基因。这一发现实在出乎人们的意料，令人震惊。Hox基因就像描绘动物身体基本结构的“图纸”，它在果蝇中被首次发现，而且在鱼类、蛙类和人类中也存在。尽管各种动物的身体形态个不相同，但是各个种类中的Hox基因序列几乎完全相同；更令人吃惊的是，数种重要的Hox基因能够在不同的种间进行交换，而对对方发育造成的影响却很小。这似乎表明，生物进化保持了基因的稳定，取而代之的是通过改变基因之间的相互作用和调节机制来形成不同种类的动物。

 

控制基因表达的方式之一是顺势调节，即将转录因子和基因“启动子区”中的结合点相结合的方式。每个启动子具有多个结合点，它们都靠近基因的起始位置。转录因子的结合能打开或关闭基因，从而控制基因表达在发育过程中的时间顺序。另外，转录因子的结合使得生物体能以不同方式打开同一基因，产生略微不同的蛋白质。现在，人们已经认识到顺势调节在生物的形体发育和细胞分化成不同的组织中起着非常重要的作用。

 

不幸的是，顺势调节进化的研究非常困难。尽管如此，人们已经掌握了某些基因调节上的变化与形态变异之间的联系。果蝇腹部的色素斑块就是一个典型的例子。为了求偶的需要，雄性果蝇在腹部的末梢有暗黑色的色素斑块。对于雌性而言，由于Abdominal-B的作用又被另一个转录因子DSE-F所抵消，所以没有色素斑块。

 

Bab基因的调节揭示，从单个基因角度谈进化是不充分的。基因与基因、基因与调节蛋白质等的相互联系，构成复杂的基因调节网络。通过该网络，一个基因的突变将不可避免地产生一系列影响。但是，直到现在，人们对于基因的相互联系还知之甚少。只有认识了基因网络，人们才能真正了解突变是如何导致形态和功能等的适应性变化。