科技日報北京11月9日電 （記者張夢然）生物學家現在可看到進化在更快的時間尺度上發生，而不是達爾文所設想的那樣緩慢、漸進的過程。美國加州大學圣迭戈分校研究人員將細菌和病毒放在一個封閉的實驗室燒瓶中，在短短3周內，細菌（大腸桿菌）和病毒（噬菌體）之間加速的“軍備競賽”導致了幾代的進化適應。最新發表在《科學》雜志上的研究揭示了獨特的進化模式。
快速的致病進化正以新的方式塑造著世界。譬如新冠病毒就表現出了強大的進化適應能力，當它們遇到抗體、疫苗和其他阻礙其有效感染和傳播的障礙時，就會產生新的毒株。微生物進化的這些新概念正在嚴重影響患者的治療方式。
此次實驗發現，當病毒感染它們的細菌鄰居時，細菌會進化出新的防御措施來擊退攻擊。然后，病毒再通過自身的進化調整來對抗細菌的進化適應。
隨著時間的推移，細菌和病毒適應彼此的存在，出現了兩種顯著的重復模式。其中包括嵌套性，即細菌和病毒之間的狹隘相互作用被“嵌套”在更廣泛的相互作用中；模塊化，即物種之間的相互作用形成專門群體內的模塊，而不是群體之間的模塊。
研究人員驚訝地發現，小燒瓶中的進化實驗重現了之前在區域和跨洋尺度收集的細菌和病毒之間觀察到的復雜模式。
結果顯示，進化并不一定像達爾文認為的那樣緩慢而漸進。這項研究展示了進化的力量，并為復雜的生態網絡如何在不同的生態系統中發展提供了新的視角，無論它們是稀樹草原上的食物網、雨林中的傳粉媒介網還是海洋中相互作用的微生物。
研究還表明，進化可在很少的外部幫助下迅速產生復雜的生態網絡。這種外部進化力量的例子，包括地理距離、環境驅動因素以及與其他物種的相互作用。使用噬菌體和細菌作為模型來理解一般進化原理，有助于展示地球上的生命如何從簡單進化成現在多樣而復雜的生態系統。
