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生物的演化速度到底有多快?

时间:2020-03-01 22:56:13

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生物的演化速度到底有多快?

【吴亮的回答(46票)】:

谢邀,这个答案比较长,所以先在开头总结一下:演化速度可快可慢,主要由突变速率,选择压,生命周期和群体数量,基因组复杂程度决定。前三项越大,进化速率越大,反之则越小。最后两项对演化速率的影响存疑。

其实演化速度很难定义,因为不好说出现了什么样的变化才能叫做演化,所能定义的是突变的速率,性状出现的速率,和成种的速率。@陈唯源 和@流浪者的歌 分别涉及了后两项,我再详细地说一下。

1. 突变的速率。物种之间突变速率差异很大,有一个规律是基因组越大突变率越低。DNA病毒的突变率大约为每代每碱基10^(-6)到10^(-8)个突变,RNA病毒(包括著名的HIV病毒)的突变率大约为每代每碱基10^(-3)到10^(-5)个突变。而人类的突变率仅为大约每代每碱基10^(-8)个突变。不过,由于人类的全基因组大约有3*10^(9)个碱基对,所以每个父亲大约会传递五十个单核苷酸突变给下一代,母亲大约会传递十几个突变给下一代。(没错!父方传递的突变数远远高于母方!)值得注意的是,随着年龄增长,父系突变会以平均每年两个的速度增加。所以注意了,父亲生育年龄不宜太晚~

参考文献:1.Mutation rate 2.Rate of de novo mutations and the importance of father’s age to disease risk。

2. 性状出现的速率。要说明这个最好还是以病毒和细菌为例,在抗生素迅猛发展的上个世纪,人们发现病毒和细菌的抗性也进化的非常快,平均而言大规模运用某种抗生素十年后就会观察到病毒或细菌对其产生抗性,最快的例子甲氧西林(Methicillin)只用了一年……这一现象的原因很简单,如上,病毒本身就是群体大突变率高生命周期短,并且人类对其施加了强烈的选择压,使它们具备了一切快速演化所需要的条件。不过有一个神奇的例子是,藏族人的一个用于适应高海拔的基因,EPAS1,也只用了2750年就完成了进化(以一代算只用了135代)。这说明了即使在人类身上,基于基因变异的进化也可以很快。

(@陈唯源 和@十工又见 的答案很可能都只是表现了表型可塑性,而并非是基因层面出现了变化,故请恕不予计入。)

参考文献:1.human as the world"s greatest evolutionary force

2.Sequencing of 50 Human Exomes Reveals Adaptation to High Altitude

3. 成种的速率。@流浪者的歌提供的例子——400年,是非常快的速度,我暂时不知道比这更快的例子。不过对于病毒和细菌而言,可能更快就可以形成一个新的株系。但由于这种株系很难界定是否成种,所以不宜作为例子。

我看题目的本意并不是要问“演化最快可以有多快”,所以这里也提供一些演化很慢的情况,也就是活化石。著名的活化石有银杏,水杉,熊猫,中华鲟等等,他们之所以演化得慢,常常几千万年上亿年都看不出明显的变化,原因都一样:生存环境几乎不变,选择压力小。产生新的性状变异也会因为不适应环境被迅速地剔除出去。通俗的说,人家安逸得很~

【LifeWorks的回答(6票)】:

如果说进化速度,要先表述清楚genotype还是phenotype。genotype进化的速度依赖于突变速率(取决于DNA/RNA复制的准确性和纠错机制的有效性)以及在有或无选择压力下的fixation probability。

phenotype的进化速率,要比genotype的更复杂一些,按照现在进化理论方面的研究来看,系统越复杂,phenotype的进化速率也越快,但是这个不是靠速率来量化的,这个领域里面都是用evolvability 来衡量进化的能力/速率,也不是一两句话就能解释清楚的,具体的可以查询相关文献。

这个回答的前提是题主不是真的想问(自然状态下)多快可以进化出一个新的物种。

【知乎用户的回答(15票)】:

/watch?v=EoB0pdhxfZs

在这个视频里,科学家用50年的时间对silver fox进行人工选择,每一代选出最温顺的,培养后代,这是他们的发现:

Research Observations:

--The silver foxes began to show tame, doglike behaviours like whining to get attention, licking, tail-wagging, playfulness, and barking.

--They began to display floppy ears, shorter legs, shorter and curled tails and spotted fur.

--They began to show narrower skulls and shorter snouts than that of wild foxes.

--Females began to come into heat twice a year instead of just once as in the case of wild foxes.

--Tame fox puppies opened their eyes sooner and developed a fear response later than wild fox puppies.

就是说50年的人工选择可以让fox进化成像狗一样的动物,最后得出结论,狗可能最初是由各种动物和人生存之后,进化来的。所以狗的品种很多。(实验里还在每一代选出最凶狠的培养后代,作为对照)

【邱健的回答(5票)】:

400年!

14,葡萄牙人在大西洋小岛Porto Santo上遗失了一窝家兔,400年里这窝兔子繁衍生息,习性和外观都变得和家兔祖先大相径庭,更重要的是,它们已经不能和任何已知的兔子繁殖了而发生了生殖隔离——也就是说,一个新的物种诞生了,德国著名生物学家海克尔把这个崭新的物种命名为 Lepus Huxleyi,学名 Lepus huxleyi Haeckel 1874;中文名赫胥黎兔子,赫胥黎是著名的进化论支持者。反应过来了吗?400年就可以进化出一个新物种!

【刘新征的回答(0票)】:

取决与环境压力。

没什么压力演化个什么劲啊,就这么子子孙孙无穷匮矣就行了。

有足够环境压力的话,三四代就会有明显的变化。

比如在一个封闭的岛上,放上某种鸟类,其中嘴更尖的比嘴短的因为捕食方便而有较强的生存优势,大概两年以后,这个岛上所有的鸟就都是长嘴的了。

人类的进化速度,当然。。。。是慢得不行了,因为不管怎么样,大部分人都能活到生殖期,找到一个老婆并顺利生下孩子。

【谢召焕的回答(2票)】:

那就要看死得多快 (其实应该是生崽有多快,本部分为后来增加)

如果三个月繁殖一代,那么演化速度是比较快的

细菌这种东西,繁殖速度更快,那么进化就更快,为什么抗生素现在不大好用,就是因为它们繁殖快,产生抗药性比较快。

人类的寿命增长,其实在演化速度上面是有影响的,但是还好,我们的奶粉、火锅、鸡腿等食品和药品帮我们进行了更大范围的锻炼,所以,我们仍然站在进化的顶端。 感谢上帝。

【李家康的回答(0票)】:

据说远比人们现在认识的更加迅速,因为发现只捞大鱼不捞小鱼,已经让某些地方的鱼的尺寸往小里发展。

原文地址:知乎

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