在達(dá)爾文的《物種起源》里，微生物是被忽視的群體——在物種進(jìn)化的大戲中，它們也許連“龍?zhí)?rdquo;都不算。然而，最近有科學(xué)家卻認(rèn)為，微生物也許不只是竊取營(yíng)養(yǎng)的“小偷”，在物種進(jìn)化過(guò)程中，這些與動(dòng)植物共生的“小東西”扮演著出乎我們預(yù)料的重要角色。“主角”還是“龍?zhí)?rdquo;？這場(chǎng)爭(zhēng)論仍在進(jìn)行中……
挑戰(zhàn) 動(dòng)植物+微生物 自然選擇的基本單元
上世紀(jì)80年代，理查德·杰斐遜發(fā)現(xiàn)了一件讓他震驚的事——人類體內(nèi)的微生物在某些關(guān)鍵進(jìn)程中扮演著關(guān)鍵角色。例如，多達(dá)65%的睪丸素的循環(huán)過(guò)程可能與微生物有關(guān)。睪丸素是人體內(nèi)重要的雄性激素，這也就意味著，微生物會(huì)影響我們體內(nèi)的性激素水平。還有研究發(fā)現(xiàn)，微生物在“塑造”我們體味的過(guò)程中起著重要作用——它是產(chǎn)生微小芳香分子的關(guān)鍵之一。盡管體味是否影響人類的擇偶在科學(xué)界還存有爭(zhēng)議，但在某些動(dòng)物身上，它們確實(shí)發(fā)揮著作用。
杰斐遜據(jù)此指出：“生育、繁殖和擇偶，達(dá)爾文自然選擇中的‘三駕馬車’，全都受到微生物的影響。”這或許意味著，動(dòng)植物能不能成功繁衍后代，部分取決于生活在它們身上的獨(dú)特的微生物組合。
杰斐遜得出這樣的結(jié)論：微生物在進(jìn)化過(guò)程中非常重要，因此，科學(xué)家們應(yīng)該把動(dòng)植物跟寄生于其上的微生物看成一個(gè)整體，并稱之為“功能單元”。“這個(gè)單元由許多個(gè)體基因組構(gòu)成，有時(shí)甚至上千，其中的組合及數(shù)目還在不斷變化。”杰斐遜主張，這種功能單元才是自然選擇的基本單元，并進(jìn)一步提出“全基因組”的演化理論。
支持 微生物也是進(jìn)化的“主角”
無(wú)獨(dú)有偶，以色列特拉維夫大學(xué)的微生物學(xué)家尤金·羅森伯格也在研究地中海東岸的珊瑚時(shí)，得到了相似結(jié)論。
他發(fā)現(xiàn)，這里的珊瑚曾感染希利氏弧菌，并觸發(fā)了白化。但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，珊瑚卻恢復(fù)原樣，沒(méi)有大面積白化。這使他意識(shí)到，如果微生物的變化能夠讓珊瑚抵御感染，并且代代相傳，那么盡管這些珊瑚的基因組并沒(méi)有發(fā)生任何改變，但它們還是進(jìn)化出了抵御白化的能力。這說(shuō)明一種生物能否存活，或者說(shuō)能否適應(yīng)變化，起決定性作用的往往不只是它自己的基因，還有它能夠繼承的那些微生物群落。
羅森伯格也提出，把生物跟寄生于其上的菌群分開(kāi)，只是為了研究方便而采用的一種人為方式。他說(shuō)，在自然選擇的眼中，宿主基因組和微生物基因組是一個(gè)整體，它們才是自然選擇的對(duì)象。羅森伯格因此預(yù)言：大多數(shù)動(dòng)物會(huì)從上一代身上繼承基本相同的微生物，親緣關(guān)系較近的物種也會(huì)擁有親緣關(guān)系較近的微生物。
這些觀點(diǎn)得到了一些微生物學(xué)家的支持。美國(guó)范德比爾特大學(xué)的微生物生態(tài)學(xué)家塞思·波登斯坦也認(rèn)為，在生物進(jìn)化的研究中，“應(yīng)該研究使這個(gè)整體發(fā)揮功能的全部遺傳信息才對(duì)。”
在最近的一項(xiàng)研究中，波登斯坦的研究團(tuán)隊(duì)用抗生素“利福平”殺死了白蟻體內(nèi)的某些微生物。他們發(fā)現(xiàn)，與未用抗生素的白蟻相比，用過(guò)抗生素的白蟻產(chǎn)下的后代數(shù)量要少得多。他們推測(cè)，原因應(yīng)該是腸道菌群被抗生素破壞，從而降低了這類白蟻從食物中獲取營(yíng)養(yǎng)的能力。波登斯坦還發(fā)現(xiàn)，在金小蜂中，演化親緣關(guān)系越近的蜂種，體內(nèi)的微生物群落也更相似——這完全符合羅森伯格的預(yù)言。
反對(duì) “龍?zhí)?rdquo;就是“龍?zhí)?rdquo;
如果這一理論被驗(yàn)證，那么對(duì)物種進(jìn)化而言，這就不僅僅是一種非常有趣的可能性，整個(gè)理論也可能被修改。然而，演化生物學(xué)界的大多數(shù)科學(xué)家，依然對(duì)此持否定態(tài)度。