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生物的演化速度到底有多快?

2018年07月21日 知乎問答精選 暫無評論 閱讀 4 ℃ 次

【吳亮的回答(46票)】:

謝邀,這個答案比較長,所以先在開頭總結一下:演化速度可快可慢,主要由突變速率,選擇壓,生命週期和群體數量,基因組複雜程度決定。前三項越大,進化速率越大,反之則越小。最後兩項對演化速率的影響存疑。

其實演化速度很難定義,因為不好說出現了什麼樣的變化才能叫做演化,所能定義的是突變的速率,性狀出現的速率,和成種的速率。@陳唯源 和@流浪者的歌 分別涉及了後兩項,我再詳細地說一下。

1. 突變的速率。物種之間突變速率差異很大,有一個規律是基因組越大突變率越低。DNA病毒的突變率大約為每代每鹼基10^(-6)到10^(-8)個突變,RNA病毒(包括著名的HIV病毒)的突變率大約為每代每鹼基10^(-3)到10^(-5)個突變。而人類的突變率僅為大約每代每鹼基10^(-8)個突變。不過,由於人類的全基因組大約有3*10^(9)個鹼基對,所以每個父親大約會傳遞五十個單核甘酸突變給下一代,母親大約會傳遞十幾個突變給下一代。(沒錯!父方傳遞的突變數遠遠高於母方!)值得注意的是,隨著年齡增長,父系突變會以平均每年兩個的速度增加。所以注意了,父親生育年齡不宜太晚~

參考文獻:1. Mutation rate 2. Rate of de novo mutations and the importance of father』s age to disease risk。

2. 性狀出現的速率。要說明這個最好還是以病毒和細菌為例,在抗生素迅猛發展的上個世紀,人們發現病毒和細菌的抗性也進化的非常快,平均而言大規模運用某種抗生素十年後就會觀察到病毒或細菌對其產生抗性,最快的例子甲氧西林(Methicillin)只用了一年……這一現象的原因很簡單,如上,病毒本身就是群體大突變率高生命週期短,並且人類對其施加了強烈的選擇壓,使它們具備了一切快速演化所需要的條件。不過有一個神奇的例子是,藏族人的一個用於適應高海拔的基因,EPAS1,也只用了2750年就完成了進化(以20年一代算只用了135代)。這說明了即使在人類身上,基於基因變異的進化也可以很快。

(@陳唯源 和@十工又見 的答案很可能都只是表現了表型可塑性,而並非是基因層面出現了變化,故請恕不予計入。)

參考文獻:1. human as the world's greatest evolutionary force

2. Sequencing of 50 Human Exomes Reveals Adaptation to High Altitude

3. 成種的速率。@流浪者的歌提供的例子——400年,是非常快的速度,我暫時不知道比這更快的例子。不過對於病毒和細菌而言,可能更快就可以形成一個新的株系。但由於這種株系很難界定是否成種,所以不宜作為例子。

我看題目的本意並不是要問「演化最快可以有多快」,所以這裡也提供一些演化很慢的情況,也就是活化石。著名的活化石有銀杏,水杉,熊貓,中華鱘等等,他們之所以演化得慢,常常幾千萬年上億年都看不出明顯的變化,原因都一樣:生存環境幾乎不變,選擇壓力小。產生新的性狀變異也會因為不適應環境被迅速地剔除出去。通俗的說,人家安逸得很~

【LifeWorks的回答(6票)】:

如果說進化速度,要先表述清楚genotype還是phenotype。genotype進化的速度依賴於突變速率(取決於DNA/RNA複製的準確性和糾錯機制的有效性)以及在有或無選擇壓力下的fixation probability。

phenotype的進化速率,要比genotype的更複雜一些,按照現在進化理論方面的研究來看,系統越複雜,phenotype的進化速率也越快,但是這個不是靠速率來量化的,這個領域裡面都是用evolvability 來衡量進化的能力/速率,也不是一兩句話就能解釋清楚的,具體的可以查詢相關文獻。

這個回答的前提是題主不是真的想問(自然狀態下)多快可以進化出一個新的物種。

【知乎用戶的回答(15票)】:

http://www.youtube.com/watch?v=EoB0pdhxfZs

在這個視頻裡,科學家用50年的時間對silver fox進行人工選擇,每一代選出最溫順的,培養後代,這是他們的發現:

Research Observations:

--The silver foxes began to show tame, doglike behaviours like whining to get attention, licking, tail-wagging, playfulness, and barking.

--They began to display floppy ears, shorter legs, shorter and curled tails and spotted fur.

--They began to show narrower skulls and shorter snouts than that of wild foxes.

--Females began to come into heat twice a year instead of just once as in the case of wild foxes.

--Tame fox puppies opened their eyes sooner and developed a fear response later than wild fox puppies.

就是說50年的人工選擇可以讓fox進化成像狗一樣的動物,最後得出結論,狗可能最初是由各種動物和人生存之後,進化來的。所以狗的品種很多。(實驗裡還在每一代選出最凶狠的培養後代,作為對照)

【邱健的回答(5票)】:

400年!

1420年,葡萄牙人在大西洋小島Porto Santo上遺失了一窩家兔,400年裡這窩兔子繁衍生息,習性和外觀都變得和家兔祖先大相逕庭,更重要的是,它們已經不能和任何已知的兔子繁殖了而發生了生殖隔離——也就是說,一個新的物種誕生了,德國著名生物學家海克爾把這個嶄新的物種命名為 Lepus Huxleyi,學名 Lepus huxleyi Haeckel 1874;中文名赫胥黎兔子,赫胥黎是著名的進化論支持者。反應過來了嗎?400年就可以進化出一個新物種!

【劉新徵的回答(0票)】:

取決與環境壓力。

沒什麼壓力演化個什麼勁啊,就這麼子子孫孫無窮匱矣就行了。

有足夠環境壓力的話,三四代就會有明顯的變化。

比如在一個封閉的島上,放上某種鳥類,其中嘴更尖的比嘴短的因為捕食方便而有較強的生存優勢,大概兩年以後,這個島上所有的鳥就都是長嘴的了。

人類的進化速度,當然。。。。是慢得不行了,因為不管怎麼樣,大部分人都能活到生殖期,找到一個老婆並順利生下孩子。

【謝召煥的回答(2票)】:

那就要看死得多快 (其實應該是生崽有多快,本部分為後來增加)

如果三個月繁殖一代,那麼演化速度是比較快的

細菌這種東西,繁殖速度更快,那麼進化就更快,為什麼抗生素現在不大好用,就是因為它們繁殖快,產生抗藥性比較快。

人類的壽命增長,其實在演化速度上面是有影響的,但是還好,我們的奶粉、火鍋、雞腿等食品和藥品幫我們進行了更大範圍的鍛煉,所以,我們仍然站在進化的頂端。 感謝上帝。

【李家康的回答(0票)】:

據說遠比人們現在認識的更加迅速,因為發現只撈大魚不撈小魚,已經讓某些地方的魚的尺寸往小裡發展。

標籤:-生物學 -進化 -自然科學 -進化論


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