诺丁汉大学的科学家在新研究中表，含有种质的动物能够更快速地演变。这项研究挑战了有关脊椎动物某些物种进化方式的传统理论。相关文章发表于2014年4月11日的《Science》杂志上。

诺丁汉大学的科学家在《科学》(science)杂志上发表的一项研究，挑战有关脊椎动物的某些物种进化的方式长期持有的信念。

　　由医学研究理事会(MRC)资助，生命科学学院遗传学和细胞发育学的专家马丁·卢斯博士和安德鲁·约翰逊博士进行的一项研究显示，含有种质的物种基因进化的速度更快。结果是他们测试一种新颖的理论，认为早期发育事件极大地改变了脊椎动物的身体构造和演变方式。

　　原来的理论是约翰逊博士在10年前提出的。他的观点是种系(即产生精子和卵子遗传性生殖细胞)和体细胞(构成生物体的细胞)之间的关系也能够影响物种多样性。他认为，一旦一个物种进化了一个名为种质的物质，生殖细胞是与众不同的，因此体细胞发育摆脱限制以及增强了物种进化的能力。因此，他说，脊椎动物，如青蛙，果蝇和鸟类，看起来不像他们的祖先，然而，值得注意的是它们比它们的祖先要进化的快。

　　以新的面貌迎接胚胎学

　　动物发育的早期中，胚胎的一个子细胞致力于致力于生产原始生殖细胞(PGCs)。原始生殖细胞发育成精子或卵子。剩余的细胞发育为体细胞，用于描述构成一个人的所有身体组织的一个术语。种系是一个不朽的细胞系，通过一代又一代，并控制受精卵仅仅形成一个新的胚胎。从另一方面来说，体细胞在每一代中都会死去。最经典的生物学意义就是，解释自然选择的影响，以确定遗传适合度，从而导致所谓的“适者生存”。

　　有两种已知制造PGCs的方法。一种是进化论的预成论——卵细胞中一种称为种质的材料是由胚胎的一些细胞直接遗传，种质调控这些细胞变成PGCs。另外一种方式是，PGCs不依靠种质发育形成。在这种情况下可通过来自于体细胞的一部分细胞的分泌信号诱导PGCs形成，这种称为渐成说。

　　约翰逊博士说：“生物学家习惯于思考，成年体细胞特征是如何影响自然选择和新物种形成的。对于进化胚胎学机制的作用，以及它们如何促进物种多样性，反而不太清楚。”

　　一种新的计算机程序测试卢斯博士最新出版的一个假说。他说：“为了探讨种质对序列变化的影响，我们观察了尽可能多的序列——对将近1200万个序列进行分析和处理，它们来自于165个不同的物种，包括哺乳动物，爬行动物，两栖动物和鱼类。”

　　卢斯博士与研究生泰瑞·埃文斯编写计算机程序来处理序列和测试假设。他们比较了包含种质的物种与使用后生论的近亲物种的DNA序列。即，例如说，他们比较了蝾螈(后生)与青蛙(种质)的DNA，这两种动物都是两栖动物。出乎意料的是，他们发现，具有种质的物种序列变化速度比那些没有的快多了。因此，青蛙的演变比蝾螈更快。鱼和爬行动物的类似比较也确定了相同的模式，这表明它是动物进化的一个普遍特征。这些结果支持了种质提供了一个选择性的优势，因为它能够更快速的进化。此外，它们还支持一个观点，即动物王国中种系的发育和体细胞之间的关系影响物种多样性形成。

　　约翰逊博士说：“我和马丁一直在寻找不同于预言的理论。这项研究表明，含有种质的动物能够更快速地演变。进化通常被认为是一个循序渐进的过程，但这项工作却表明了种质的进化能够导致物种的爆炸辐射。重要的是，由于进化的速度加快，物种之间的遗传相似系数可与它们的亲缘关系预期有所出入。这在生物学上具有广泛的影响。”

　　但是种质的演化是有代价的

　　其中，最初耐人寻味的事情是，早在我们意识到，含有种质的动物胚胎与使用后生的胚胎不同。事实上，这些成体动物的身体构造并不像那些“典型的脊椎动物”。这就是我们以蝾螈作为实验模型的原因，蝾螈是一种“典型的脊椎动物”，并且它们没有种质。我们发现哺乳动物胚胎中控制蝾螈发育守恒的一个机制。然而，这并不是在“常规的”脊椎动物发育中找到的。所以，种质演变会导致进化的死胡同。换而言之，蝾螈类两栖动物能够演变成爬行动物，然后演变成哺乳动物。而蛙类只能演变成其他的青蛙。虽然有许多类型的青蛙，但仍然只是青蛙。因此，研究人员认为，蝾螈的胚胎可以作为未来人类发育研究的一个模型。