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比利时古生物学家路易斯@多洛 (Louis Dollo)1893年提出了一个生物进化的理论,认为生物在完成进化是不可逆的。如果一个特征在进化过程中消失了,那么它就再也不会出现了。这一理论可以解释为什么人类没有尾巴,鸟类和海龟没有牙齿,蛇没有四肢。多洛的理论又被称为多洛定律(Dollo’s law)。

不过,纽约州立大学石溪分校的教授John Wiens的一项研究挑战了多洛定律。他研究了蛙类的进化史。蛙类动物的下颌齿已经消失了2.3亿年。不过,大约200万年前,一种叫做Gastrotheca guentheri的有袋类树蛙(marsupial tree frog)重新进化出了下颌牙。

图为 Gastrotheca guentheri

John Wiens分析了170种蛙类的DNA样本,这些样本既包括了现存的蛙类,也包括了一些从蛙类化石中提取的DNA。通过比对这些DNA样本,科学家重建了蛙类的进化史,并清楚地展示出下颌牙是如何消失和重新出现的。

图2 Wiens教授论文中的图,两个箭头分别指示了下颌齿消失和重新出现的时间和物种

下颌齿是复杂的性状,重新产生的下颌齿同样具备珐琅质,象牙质等结构。而且这一性状在几千万年的时间轴上清楚地失去和再现。所以虽然多洛定律在最近的几十年里被进化生物学家频频质疑,却很少有研究比Wiens教授的这篇文论文更有说服力。

Wiens教授说,这项研究也产生了新的问题:为什么只有一种树蛙产生了下颌齿?


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5 Responses to “进化生物学新发现挑战多洛定律”

  1. trigold说道:

    哇哈哈哈 不小心点进原图了 图的名字好2

  2. 沐右说道:

    熊猫的拇指算不算违反多洛定律?

  3. LRZ说道:

    不是说变异是随机的,选择才是有方向的么?那变回来很希奇?选择该变不就行了?刚翻完高中第二册生物书的的高三生不解中。

  4. merjan说道:

    多洛的本意是指,不同生物出现的相同(这是重点,不仅仅是相似而是相同)复杂表征,(仅仅是由于概率的原因,而非神秘主义)不可能是分别,独立进化而来的。这样的特征出现在不同的生物体上,一定是同源,而不是同功(趋同进化,譬如鸟的翅膀和蝙蝠的翅膀)。从鳍变成四肢,再从四肢变成鳍这种事历史上发生了好多次,不会有人认为这违反多洛律。

    现代进化在表征层面上纠结多洛律就更没什么意义了,我们已经知道表征大部分是由基因决定的,也了解了基因突变的特点,当一个突变让某特征消失,也完全可能因为一个同样的突变让这个特征重新出现。就像你拉掉一楼的电闸,整层楼的灯都灭了,那么只要再拉上这个电闸,灯又亮了。当然考虑自然选择的因素,实际情况会复杂一些,因为在这个特征消失的时候,相关的基因都不再受自然选择的筛选,很可能积累更多有害的突变。继续借用上个比喻,当一楼的闸被拉掉之后,整个一楼的电路都不再定期检查,以至于再次拉闸之后,整层楼还是不亮。

    我认为这个树蛙的问题,只有详细分析在不同谱系中基因的变化,才能知道原因。但除非真的是很多相关的基因都失去了(也许只是拉了闸,而不是拆除全部线路),又重新进化了一次(除了重新进化,也可能是通过其他方式获得的,譬如某种病毒),并且和失去前完全一样,这个才可能算是违反了多洛率,即使这样,也可能仅仅是概率上的原因。

  5. ilfanglu说道:

    我在想会不会是进化的过程中出现了几种不同的树蛙,其中一种树蛙的下颌齿保留着,或者是该种基因保留下来,但是没有得到表达而已,几百年后得到了表达出现了了下颌齿