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大家都知道,達爾文那本書叫作《物種源始》(或《物種起源》),可見演化學當中,物種誕生是相當重要的議題。大家也知道,達爾文沒有參透遺傳法則的奧秘,當然這不影響始祖巨人的開創性。有關遺傳與演化的關係,最新認識是什麼呢?這個 2021 年的小短文〈多少遺傳改變能造就新物種?〉,簡要地提及「遺傳與物種誕生」議題最新進展。

How many genetic changes create new species?

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對於有性生殖的生物,要誕生新的物種,「生殖隔離」是必要的。原本屬於同一物種的不同個體,彼此間的差異大到一個程度,不再能生產共同的後代,便能視為不同物種。

 

新物種的誕生—種化(speciation),需要多少基因差異? 理論上,只要一個基因的差異,便足以達到完全生殖隔離,令新的物種誕生。這類案例實際上卻極為稀有。另一種可能是,很多基因都累積一些差異,加起來就有不少差異。

 

生殖隔離通常無法一步達到,差異是漸漸累積,因此生殖隔離有程度之分。分化有限的,生殖隔離程度小;差異愈大,生殖隔離也愈明顯,最終形成完全生殖隔離的另一物種。

 

隨著基因體學進展,能輕易獲得大量基因組,分析分化與遺傳交流。各種生物看起來普遍狀況是,生殖隔離的程度開始增加以後,仍然會有不少情慾交流。情慾交流,會交換雙方的遺傳物質,降低雙方差異,也會減少生殖隔離的程度。因此造成差異的基因們,必需強大到能超過交流合體的力量。

 

理論上,少數但是強大的基因(或遺傳片段),比起多數而力量都不強的基因們,搞獨立運動的效果更佳。 假設兩個族群間的遺傳差異,能帶來天擇優勢,那麼天擇對目標基因的作用,便有機會令有差異的基因累積,使得新物種誕生。

 

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舉例來說,雙方的差異為 0.4,也就是生存率差 40% 的狀況,而情慾流動的比例為 10%。如果涉及 2 個基因,每一基因影響 20%,那麼任一基因的 20% 獨立力量,都足以超越 10% 情慾流動的合體力量。

 

另一種狀況是,同樣雙方差異 40%,情慾流動 10%,但是總共涉及 10 個基因,每一基因 4%。那麼雖然總合有 40%,可是每一個基因的 4%,都不如情慾流動的 10%。在此之下,獨立便不容易。

 

上述理論預設,要擊敗情慾交流的力量,必需仰賴少數強大的分離基因。實際卻觀察到許多反例,力量有限的大量基因,也能導致隔離。

 

乍看矛盾,事實上也許沒有矛盾。因為基因在遺傳時,時常不是獨立分配,而是會連鎖在一起(例如位於同一條染色體上)。 如此一來,力量較弱的基因們,也能積少成多,漸漸擴大差異性,克服遺傳交流的力量。七隻弱弱,合體或許能勝過一隻強強。

 

插播,上頭講的是導致物種生成的基因,也就是種化基因(speciation gene)。假如是造成性別差異的基因,又與相關功能的基因們連鎖在一起,那就是性染色體的誕生惹。

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