遺傳適應(genetic adaptation)是演化學重要的問題。黃果蠅(Drosophila melanogaster)代謝酒精的酵素基因「乙醇脫氫酶(Alcohol dehydrogenase ,簡稱Adh)」,是這方面的經典案例。擬黃果蠅(Drosophila simulans是跟黃果蠅長很像的近親,過去的經典假說認為,在兩種果蠅分家以後,黃果蠅的Adh基因發生DNA序列上的改變,從而導致不同的蛋白質序列,使得這款酵素代謝酒精的效果變得更好,對黃果蠅酒精濃度更高的環境中生存有益(人類當然也有這個基因,而且喝酒的時候很重要!!!)

Experimental test and refutation of a classic case of molecular adaptation in Drosophila melanogaster

via 這裡

 

短篇 果蠅基因表現,1+1 大於 2 

【小島果蠅啟示錄】看似假基因,真的會表現?

 

以上論點之所以被廣為接受,一大理由是因為當年開發出來,偵測正向選汰(positive selection)的分子演化分析方法,支持這個說法。然而黃果蠅Adh對是否真的有利,實際上卻沒有經過直接的測試。這個2017年的論文,採取數種新的實驗方法,重新調查這個老問題。

 

比較黃果蠅與其近親的Adh,可以推論出黃果蠅與擬黃果蠅尚未分家前,共同祖先時代的基因序列。實際測試各款Adh對酒精的代謝能力,令人驚訝的發現是,黃果蠅版本的Adh,跟擬黃果蠅和共同祖先版相較,效果並沒有更好。將配備各種版本Adh的幼蟲,擺在高濃度的酒精環境下,比較抵抗力的結果則發現,黃果蠅幼蟲的表現也沒什麼不同。

 

這個發現十分神奇,因為「Adh基因改變對黃果蠅生存有利」由各方面看都講得通。生理上,黃果蠅當初在演化時,確實適應惹高濃度酒精的環境;用分子演化的方法比較序列,則能算出黃果蠅的Adh,的確受到正向選汰。然而實測結果卻發現,不是看起來這麼回事。

 

黃果蠅的Adh與增進代謝酒精的能力無直接關係,卻或許仍有其他的有利效果,因此被偵測到;而黃果蠅適應更高濃度酒精,也可能是受到別的基因影響。不過目前仍不清楚發生過什麼事,仍有待未來繼續探討。

 

新聞稿:

Scientists engineer animals with ancient genes to test causes of evolution

 

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