儘管突變是進化的驅動力，並且是隨機發生的，但對大腸桿菌的研究表明，自然界經常會一次又一次地找到相同問題的相同解決方案。
隨著時間的推移，隨機突變使生物能夠適應和多樣化，通常情況下，當同一物種在地理上分離的群體更適合其當地環境，並且與其他群體的成員越來越不同時，就會發生這種情況。
但這並不是產生遺傳多樣性的唯一方式。研究人員報告了麗魚科魚類、棕櫚樹和雀類適應不同的生態位並在同一地點生活的情況下，分裂成不同的物種。2008年，不列顛哥倫比亞大學（UBC）在溫哥華的進化生物學家邁克爾·多貝利及其同事報告說，大腸桿菌細菌也可以在共享試管的情況下多樣化。
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在該研究中，他們將易於消化的葡萄糖和較難消化的醋酸鹽餵給同質的細菌種群，並讓細菌大快朵頤。大腸桿菌可以在兩種食物之間切換，但研究小組發現，在每個試管中都出現了兩個群體，分別專門食用葡萄糖或醋酸鹽。他們不知道的是，每個群體採取了哪條遺傳途徑來實現其專業化。
繪製進化圖
在新的研究中，該研究今天線上發表在《公共科學圖書館生物學》上，多貝利和同樣在UBC的同事馬修·赫倫回到他們三個試管中的冷凍樣品，並對實驗各個階段的17個基因樣本進行了測序。DNA顯示，在某些情況下，相同的突變獨立地出現在所有三個試管中：儘管突變具有隨機性，但環境中的相同變化有利於相同的遺傳解決方案。
多貝利和赫倫還發現，一些突變僅按特定的順序發生：在一個群體專門食用葡萄糖而另一個群體專門食用醋酸鹽之後，兩個群體都進化得可以更好地在膳食型別之間切換。直到第一個突變出現之後，最後一個突變才會有用，這有助於更快地耗盡食物供應。倫敦帝國理工學院的系統生物學家邁克爾·施通普夫說，這一發現是新穎的。儘管生物學家已經觀察到性狀按特定順序出現，但到目前為止，沒有人記錄這些變化的遺傳基礎。
伊利諾伊州芝加哥大學的生物學家傑裡·科因說：“瞭解改變的基因相同或不同的頻率，這很有趣。” “這告訴我們進化的限制有多少。” 他指出，昆蟲經常透過相同的常見突變進化出對殺蟲劑的抵抗力。
進化限制
然而，科因補充說，將從諸如大腸桿菌這樣的無性繁殖物種中推斷出的內容外推到有性繁殖的生物身上可能不切實際。
施通普夫警告說，由於細菌生活在如此龐大的種群中，它們的總體進化可能比更大、更分散的物種更具可預測性。
施通普夫說，環境變化的速度也比大多數物種進化的速度要快，因此他對未來研究在變化的環境中進化的可預測性感興趣。多貝利表示同意：他還有數十種在不同複雜程度的環境中進化的冷凍細菌株系，正在等待它們的基因組快照。