【转载】生物的演化速度到底有多快?
谢邀,这个答案比较长,所以先在开头总结一下:演化速度可快可慢,主要由突变速率,选择压,生命周期和群体数量,基因组复杂程度决定。前三项越大,进化速率越大,反之则越小。最后两项对演化速率的影响存疑。
其实演化速度很难定义,因为不好说出现了什么样的变化才能叫做演化,所能定义的是突变的速率,性状出现的速率,和成种的速率。@cwyalpha 和@流浪者的歌 分别涉及了后两项,我再详细地说一下。
1. 突变的速率。物种之间突变速率差异很大,有一个规律是基因组越大突变率越低。DNA病毒的突变率大约为每代每碱基10^(-6)到10^(-8)个突变,RNA病毒(包括著名的HIV病毒)的突变率大约为每代每碱基10^(-3)到10^(-5)个突变。而人类的突变率仅为大约每代每碱基10^(-8)个突变。不过,由于人类的全基因组大约有3*10^(9)个碱基对,所以每个父亲大约会传递五十个单核苷酸突变给下一代,母亲大约会传递十几个突变给下一代。(没错!父方传递的突变数远远高于母方!)值得注意的是,随着年龄增长,父系突变会以平均每年两个的速度增加。所以注意了,父亲生育年龄不宜太晚~
参考文献:1. Mutation rate 2. Rate of de novo mutations and the importance of father’s age to disease risk。
2. 性状出现的速率。要说明这个最好还是以病毒和细菌为例,在抗生素迅猛发展的上个世纪,人们发现病毒和细菌的抗性也进化的非常快,平均而言大规模运用某种抗生素十年后就会观察到病毒或细菌对其产生抗性,最快的例子甲氧西林(Methicillin)只用了一年……这一现象的原因很简单,如上,病毒本身就是群体大突变率高生命周期短,并且人类对其施加了强烈的选择压,使它们具备了一切快速演化所需要的条件。不过有一个神奇的例子是,藏族人的一个用于适应高海拔的基因,EPAS1,也只用了2750年就完成了进化(以20年一代算只用了135代)。这说明了即使在人类身上,基于基因变异的进化也可以很快。
(@cwyalpha 和@见又工十 的答案很可能都只是表现了表型可塑性,而并非是基因层面出现了变化,故请恕不予计入。)
参考文献:1. human as the world's greatest evolutionary force
2. Sequencing of 50 Human Exomes Reveals Adaptation to High Altitude
3. 成种的速率。@流浪者的歌提供的例子——400年,是非常快的速度,我暂时不知道比这更快的例子。不过对于病毒和细菌而言,可能更快就可以形成一个新的株系。但由于这种株系很难界定是否成种,所以不宜作为例子。
我看题目的本意并不是要问“演化最快可以有多快”,所以这里也提供一些演化很慢的情况,也就是活化石。著名的活化石有银杏,水杉,熊猫,中华鲟等等,他们之所以演化得慢,常常几千万年上亿年都看不出明显的变化,原因都一样:生存环境几乎不变,选择压力小。产生新的性状变异也会因为不适应环境被迅速地剔除出去。通俗的说,人家安逸得很~
— 完 —
本文作者:吴亮
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延伸阅读:
人类是现今生物进化的最高峰吗?
生物怎么进化出自然死亡这一性状?
来源:
知乎每日精选
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http://zhi.hu/Qstf?m=rss.1.1073741825
其实演化速度很难定义,因为不好说出现了什么样的变化才能叫做演化,所能定义的是突变的速率,性状出现的速率,和成种的速率。@cwyalpha 和@流浪者的歌 分别涉及了后两项,我再详细地说一下。
1. 突变的速率。物种之间突变速率差异很大,有一个规律是基因组越大突变率越低。DNA病毒的突变率大约为每代每碱基10^(-6)到10^(-8)个突变,RNA病毒(包括著名的HIV病毒)的突变率大约为每代每碱基10^(-3)到10^(-5)个突变。而人类的突变率仅为大约每代每碱基10^(-8)个突变。不过,由于人类的全基因组大约有3*10^(9)个碱基对,所以每个父亲大约会传递五十个单核苷酸突变给下一代,母亲大约会传递十几个突变给下一代。(没错!父方传递的突变数远远高于母方!)值得注意的是,随着年龄增长,父系突变会以平均每年两个的速度增加。所以注意了,父亲生育年龄不宜太晚~
参考文献:1. Mutation rate 2. Rate of de novo mutations and the importance of father’s age to disease risk。
2. 性状出现的速率。要说明这个最好还是以病毒和细菌为例,在抗生素迅猛发展的上个世纪,人们发现病毒和细菌的抗性也进化的非常快,平均而言大规模运用某种抗生素十年后就会观察到病毒或细菌对其产生抗性,最快的例子甲氧西林(Methicillin)只用了一年……这一现象的原因很简单,如上,病毒本身就是群体大突变率高生命周期短,并且人类对其施加了强烈的选择压,使它们具备了一切快速演化所需要的条件。不过有一个神奇的例子是,藏族人的一个用于适应高海拔的基因,EPAS1,也只用了2750年就完成了进化(以20年一代算只用了135代)。这说明了即使在人类身上,基于基因变异的进化也可以很快。
(@cwyalpha 和@见又工十 的答案很可能都只是表现了表型可塑性,而并非是基因层面出现了变化,故请恕不予计入。)
参考文献:1. human as the world's greatest evolutionary force
2. Sequencing of 50 Human Exomes Reveals Adaptation to High Altitude
3. 成种的速率。@流浪者的歌提供的例子——400年,是非常快的速度,我暂时不知道比这更快的例子。不过对于病毒和细菌而言,可能更快就可以形成一个新的株系。但由于这种株系很难界定是否成种,所以不宜作为例子。
我看题目的本意并不是要问“演化最快可以有多快”,所以这里也提供一些演化很慢的情况,也就是活化石。著名的活化石有银杏,水杉,熊猫,中华鲟等等,他们之所以演化得慢,常常几千万年上亿年都看不出明显的变化,原因都一样:生存环境几乎不变,选择压力小。产生新的性状变异也会因为不适应环境被迅速地剔除出去。通俗的说,人家安逸得很~
— 完 —
本文作者:吴亮
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生物怎么进化出自然死亡这一性状?
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