在世界各地的洞穴中，动物和其他生物已经适应了无尽的黑夜。洞穴鱼，例如，已经失去了它们的眼睛和色素，进化出了更强的其他感官能力。1954年，京都大学的生物学家森秀一（Syuichi Mori）将果蝇放入了他自己的洞穴中。他取来普通黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）的卵，将它们放入奶瓶中，然后将奶瓶放入罐中并用深色布覆盖。它们在那里完全黑暗中生活。他一代又一代地照料这些果蝇，将它们分为三条独立的品系。同时，他饲养了三条在正常光线下生活的果蝇品系作为对照。饲养果蝇并非易事。它们可能感染疾病并大量死亡。多年来，所有正常品系的果蝇都灭绝了，两条黑暗中培育的果蝇品系也灭绝了。但森成功地让最后一条黑暗中生活的果蝇品系存活下来，在他去世后，其他京都研究人员继续饲养这些果蝇。如今，它们仍然生活在黑暗中，距离它们的祖先最后一次见到光明已经过去了57年。这相当于1400代——如果换作人类在黑暗中生活，那将是大约30000年。在如此奇怪的条件下饲养生物是了解进化的最有趣的方法之一。科学家们创造了一系列条件，然后让生物生长、繁殖和变异。由于自然选择，那些让一些个体更好地生存并拥有更多后代的突变在种群中变得更加普遍。其他突变则可能由于基因的偶然性而传播。森想知道他的黑暗果蝇会发生什么样的变化。它们会失去控制身体日常周期的内部时钟吗？它们会停止对光的反应吗？它们会以其他意想不到的方式进化吗？在某些方面，这些果蝇并没有发生太大变化。例如，它们仍然有正常的眼睛，并且带有色素。去年，今福道夫（Michio Imafuku）和原村隆（Takashi Haramura）报告说，这些黑暗果蝇仍然有它们的生物钟。如果它们暴露在三个半小时的光线下，这些昆虫会以24小时的周期变得活跃和迟钝。但日本科学家也发现了一些差异。例如，黑暗果蝇的刚毛变得异常长。这种变化可能只是从少数相关昆虫饲养果蝇的一个偶然结果。为了找出这些果蝇是否经历了自然选择，伏濑直之（Naoyuki Fuse）和同事们将现代技术应用于这个古老的无脊椎动物王朝。正如他们在《公共科学图书馆·综合》（PLoS One）中报告的，有一些诱人的线索表明这些果蝇确实已经适应了黑暗中的生活。首先，研究人员观察了果蝇的繁殖情况。毕竟，这就是自然选择的全部。他们统计了果蝇在黑暗或光明中产下的卵的数量，并将其成功率与它们的普通亲戚进行比较。研究人员发现了一个显著的差异：当在黑暗中饲养时，黑暗中培育的果蝇产下373±20个卵。普通果蝇产下293±73个卵。换句话说，黑暗中培育的果蝇在黑暗中繁殖的能力 somehow 变得更强了。为了开始寻找这种变化的原因，京都研究人员对黑暗中培育的果蝇基因组进行了测序，并将其与普通亲戚的基因组进行了比较。他们在基因组中发现了22万个DNA发生突变（单核苷酸多态性）的位置。此外，还有4700个位置发生了DNA片段的插入或缺失。许多这些突变可能对果蝇没有任何影响。因此，研究人员开始筛选这些变化，寻找具有良好进化潜力的变化。他们发现了一些有希望的候选。例如，一个光受体基因获得了一个特别具有破坏性的变化，称为无义突变，这使得果蝇无法产生功能性蛋白质。一个参与代谢的基因消失了。一旦果蝇被投入黑暗中，那些没有这些蛋白质的果蝇可能比那些保留这些蛋白质的果蝇做得更好。科学家们还寻找显示出经历过自然选择迹象的DNA片段。每只果蝇携带每条染色体的两个拷贝，每条染色体都散布着自己的一组突变。然而，在某些地方，染色体上的DNA是相同的。这种高度匹配有时是由于基因通过自然选择在种群中迅速传播的结果。科学家们在这些相同的片段中发现了241个新突变——可能赋予果蝇在黑暗中的优势。其中一个基因参与分解毒素。科学家们推测，果蝇通常利用光来帮助分解毒素。黑暗果蝇可能已经进化出一种无需光就能分解毒素的方法。也许森曾设想他的果蝇会像洞穴鱼一样，在它们的瓶子里变得苍白和失明。这并没有发生。但现在科学家可以更深入地探测他的果蝇，阅读它们的整个基因组。虽然它们可能没有表现出明显的进化迹象，但更细微的迹象可能数百个地存在。图片：维基百科
