酵母研究为长期的进化辩论提供了见识

在过去的二十年中，研究人员表明，物种和单个细胞的生物学特性都可以被环境塑造，即使没有基因突变也可以遗传，这一结果与达尔文理论的经典解释之一相矛盾。

但是，究竟这些表观遗传特性或非遗传特性如何被继承还不清楚。

现在，在10月27日发表在《细胞报告》杂志上的一项研究中，耶鲁大学的科学家们证明了表观遗传机制如何实时地促进酵母基因网络的进化。具体而言，经过几代人的发现，酵母细胞可以传递研究人员诱导的基因活性变化。

这一发现有助于阐明进化生物学中一个长期存在的问题;科学家们长期以来一直在争论有机体是否可以传递一生中获得的特征。

“基因突变是否必须是基因网络进化的唯一促进者，或者表观遗传机制是否还可以导致一代又一代维持稳定且可遗传的基因表达状态?”耶鲁大学的分子，细胞与发育生物学副教授，耶鲁系统生物学研究所的教员，该论文的高级作者，耶鲁大学的MuratAcar问道。

在20世纪后半叶的大部分时间里，生物学专业的学生都被告知，帮助物种适应环境的基因突变世代相传，最终导致了生活的巨大多样性。但是，该理论存在一个问题：有利的突变很少发生，并且由该突变引起的生理变化要花很多代才能扎根到任何给定物种的种群中。

上个世纪的科学家发现，面对环境变化，DNA的某些区域不编码基因，而是调节基因活性。将稳定的基因表达状态传递给后代的概念复活了曾经广为流传的18世纪法国科学家让·巴蒂斯特·拉马克(Jean-BaptisteLamarck)的理论，他最早提出了一生中获得的性状的遗传。

在这项新研究中，Acar实验室的研究生和第一作者罗欣岳和宋瑞杰希望研究表观遗传在单个酵母细胞中基因网络活性进化中的作用，这种酵母每100分钟无性繁殖一次。作为他们的实验模型，他们研究了一个称为半乳糖利用网络的基因网络，该网络调节酵母中糖样分子半乳糖的使用。通过每天的细胞分选，他们分离了群体中基因表达水平最低的细胞，并使这些细胞在相同的环境中生长了7天。

最终，他们发现在7天的分离期后，表达水平的降低持续了数天，并产生了多代繁殖。单独的遗传原因不能解释表达的降低。耶鲁团队发现，表观遗传因素的遗传有助于观察到的变化。

阿卡尔说，这些发现表明拉马克表观遗传学对基因网络进化有明显的贡献，而经典的达尔文进化论解释本身不能解释我们的观察结果。他说：“研究结果支持遗传和表观遗传机制都需要结合在一起的'大统一进化论'的想法。”

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