鳥類為什麼長出翅膀？細菌實驗提供了一條線索

生物進化過程中出現的新特徵，如翅膀、花、腳和四肢，一直以為被認為是有機體適應環境時產生的，並對尋找生存機會起到了重要作用。但是從基因角度出發，這些進化特徵是怎麼來的仍有待討論。

一個由牛津大學領銜的國際生物進化學家研究小組的研究顯示，使用細菌獲得基因的複製副本可以提供一個「模板」，使得有機組織從現有基因的冗餘副本產生新的特徵。

自上世紀70年代以來，基因複製被認為在生物進化中扮演了主要角色。這些發現對這一理論進行了重要佐證。

這項研究由蘇黎世大學的研究人員參與合作的研究發表在PLOS Genetics期刊上。

Wellcome信託基金會研究員、牛津大學動物學教授Craig MacLean說道，新特徵的出現，如翅膀和花在生物多樣性的進化過程中起到了一個關鍵作用。但是，通常很難理解是哪些基因變化了來推動這些進化的。

他們為了攻克這個難題，採用了一個簡單的細菌模型系統，讓細菌進化出新的能力來研究基因的變化。

研究人員讓380個銅綠假單胞菌來進化出新型代謝能力，如分解新型糖分的能力，這讓研究人員有機會見到實時發生的進化。

在30天的進化後，他們對已經產生新型代謝特徵的細菌基因組進行排序。他們發現，主要是參與轉錄和代謝的基因發生了突變，然後在綠膿桿菌基因副本上進化出新的代謝特徵。

為什麼是在基因副本上進化呢？因為基因副本可以讓細菌產生出新的代謝功能而不影響現有的功能。這個發現意味著，前面的基因複製很可能成為未來的基因進化的主要因素。

MacLean教授補充道：「我們研究的主要觀點是，基因的冗餘副本的作用可以讓細菌進化出新的特徵，而不用犧牲已經有的特徵。換句話說，冗餘副本的作用就是給細菌的進化來使用的」。

像動物和植物這樣的高等生物，基因副本由現有的基因自動複製產生，相反的是，細菌傾向於從臨近的其他細菌身上獲取基因副本，這樣的水平基因交換相當於細菌之間的性行為。

這些發現為支持基因複製在進化過程中的作用提供了重要的經驗證據，並且他們表示，這項研究對預測致病菌在臨床上性狀的進化能力，如毒性和抗生素抗性，也有非常重要的作用。

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