查尔斯·达尔文在他自己的时代对见证自然选择的运作并没有抱多大希望。他认为,它的运作速度和不可察觉的程度就像侵蚀悬崖和峡谷的水一样缓慢。他会很高兴地发现,他在这方面实际上是错的。到 20 世纪中叶,科学家们已经在实验室里进行了选择实验,并开始记录自然选择在野外的作用,例如对杀虫剂产生抗性的昆虫的出现。尽管如此,这项工作仍然缓慢而艰苦。普林斯顿大学的彼得·格兰特和罗丝玛丽·格兰特在野外关于自然选择的一些最好的研究,记录了其对加拉帕戈斯岛上达尔文雀的影响。(气候变化导致食物供应变化,进而导致喙的变化。)格兰特夫妇为这小群鸟的进化命运投入了 30 年的研究。进展缓慢的部分原因是动物需要数月甚至数年才能繁殖,产生自然选择赖以运作的新突变和 DNA 重排。那么,什么可以作为更好的案例研究呢?病毒。病毒即使在一名病人身上也能疯狂复制,在某些情况下,它们甚至可以在几个月内传播到全球。额外的好处包括它们的高突变率——这意味着它们会更快地发生自然选择——以及它们微小的基因组,这使得更容易确定进化过程中发生的改变。近年来,病毒学家一直在研究多种病毒的进化——流感、登革热、艾滋病毒等等。当非典爆发时,他们做好了准备。中国和芝加哥大学的一个研究团队从 2002 年底爆发初期一直研究到 2003 年 2 月病毒的最终平息。他们绘制了一幅非凡的图景,描绘了自然选择如何塑造病毒以适应新宿主。早期毒株与果子狸的毒株最为相似,人类病毒至少有一部分似乎就来自果子狸。当时,该病毒感染人类的能力很差,这在很大程度上是因为其入侵细胞的机制与我们自身的生物学不匹配。但随后出现了新的变种。它们倾向于丢失某个特定基因的 DNA。此外,研究人员还发现了大约 299 个独立的位点,其中一个核苷酸被另一个取代。研究人员表明,这些取代改变了 SARS 病毒产生的蛋白质的频率比偶然预期的要高——这是自然选择在起作用的迹象。随着病毒的改变,它感染人类的能力大大提高,以至于一个人可能会感染数百个新宿主。此时,病毒中出现的突变改变 SARS 蛋白质的几率远小于偶然。这是纯化选择在起作用的迹象——大多数稍微偏离新赢家配方的突变都变得没有竞争力。结果,到疫情结束时,SARS 树的兴旺的灌木状生长已经枯萎成少数几根成功的枝条。所有这些进化变化都发生在短短三个月内。这不仅仅是对野外(野外就是我们自己的身体)进化的一次令人惊叹的瞥见。正是这些见解将帮助科学家开发出控制 SARS 的疫苗。你可能会认为,这些突破会让人对进化生物学的承诺感到兴奋。但显然,佐治亚州的一位州教育局长更愿意让她的学生蒙在鼓里。我想佐治亚州应该没有非典。更正:感谢斯坦·琼斯指出这位教育局长是一位女性,而不是男性。
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