Science | 封面+背靠背！解答百年难题，生命演化的重要过程有了新答案

复合性状包含多个成分，只有当这些成分组合在一起时，才能获得新的协同作用。因此，它们是如何进化的仍然是一个谜。

2024年1月4日，英国布里斯托尔大学Ulrike Bauer团队在Science 在线发表题为“Convergence in carnivorous pitcher plants reveals a mechanism for composite trait evolution”的研究论文（该研究被选为封面），该研究发现两种肉食性猪笼草在三个不同的性状上独立进化出相似的适应性，从而获得了一种新的复合捕获机制。

比较分析表明，这种新性状是通过所需性状组合的“自发巧合”而趋同产生的，而不是通过组成性状的定向选择而产生的。该研究表明了复合性状进化的合理机制，并强调了随机表型变异作为进化新颖性促进者的重要性。

另外，2024年1月4日，英国谢菲尔德大学Sean Stankowski团队在Science在线发表题为“The genetic basis of a recent transition to live-bearing in marine snails”的研究论文，该研究在一个蜗牛进化枝中发现了与从产卵到活胎生殖过渡相关的多个基因组区域，证明了活胎生殖的多基因基础，这些等位基因是随着时间的选择而积累的。在全基因组系统发育中，个体不按生殖模式聚集，但局部系谱分析揭示了许多小的基因组区域，其中所有活的携带者携带相同的核心单倍型。候选区域显示出活卵特异性正选择的证据，并且富含在产卵和活卵生殖系统之间差异表达的基因。选择性清除的年龄表明，生者特有的等位基因积累了超过20万代。该研究表明，新功能的进化是通过募集许多等位基因而不是在一个单一的进化步骤。

复合性状由多个独立成分组成，这些成分组合在一起，获得新的协同功能。例如，鸟类的翅膀结合了形态学、骨骼解剖学和皮肤附属物的适应性，将前肢转化为翼型，而食肉植物的叶子则通过独立的形状、颜色和生物合成途径来捕捉昆虫。自达尔文以来，解释复合性状的起源一直困扰着生物学家，因为它需要多个独立成分的协调进化。因此，诸如表型可塑性等其他因素被认为在复合性状进化中发挥作用。

Science 封面：一株肉食性猪笼草将一只蚂蚁引诱到屋顶状的陷阱盖下一个危险的位置。雨滴把盖子变成了致命的跳板，把昆虫弹射进陷阱。研究人员发现，这种不寻常的捕获机制依赖于三个独立的特征，进化了两次，高度可塑性特征的随机巧合促进了新特征的出现

Levis等人证明了在棘足科物种中出现了一种具有三种独立形态适应性的肉食性蝌蚪，这是由于高表型可塑性和随后对新的复合性状的适应性改进而产生的。可塑性敏感既包括在不同环境下由相同基因型表达的诱导表型变异(可塑性敏感)，也包括在相同条件下由相同基因型表达的随机表型变异。这两种可塑性都不是由遗传差异介导的；相反，这两种可塑性都是由表观遗传修饰介导的，至少在植物中，表观遗传修饰可能是可遗传的。除了遗传变异外，可塑性感知可以在选择下对总表型变异做出重大贡献；然而，证明其在性状进化中的作用的经验数据很少。

两种猪笼草对跳板诱捕的适应性（图源自Science ）

任何性状的进化都是自然选择的结果，其中性状是由适应压力塑造的，并倾向于随着时间的推移向特定方向变化(决定论)，以及在性状的进化史(偶然性)背景下的随机事件和过程，如突变或遗传漂变(随机性)。因此，复合性状可能是由于自然选择同时作用于多个性状、随机效应或两者的结合而产生的。

雨滴触发猪笼草诱捕机制的过程（视频来源：Ulrike Bauer）

该研究表明，在两种肉食性猪笼草物种中发现的一种复杂的复合捕获机制可能是通过一种新的有益性状组合的自发巧合而趋同进化的，这是由高度随机表型变异促进的。

原文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adi2982

https://www.science.org/doi/10.1126/science.ade0529

转自：“iNature”微信公众号

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