本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,僅反映作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
我最初於2008年8月6日釋出了這篇文章August 6, 2008.
自從這篇文章於1999年初發表在《美國科學家》雜誌上(您可以在此處 (pdf)閱讀全文)以來,我已經閱讀過很多次,我在教學中使用它,我在期刊俱樂部中討論過它,它對我來說一直具有無窮的魅力。
回到20世紀50年代,德米特里·康斯坦丁諾維奇·別利亞耶夫開始了一項實驗,其中他非常有選擇性地培育銀狐,僅僅是為了它們的溫順(“溫順”的定義非常嚴格,包括反應的型別和速度,引發攻擊的距離等)。
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在這項實驗中快速發生的事情是,在隨後的幾代中,許多其他性狀似乎從天而降般地出現了。它們的皮毛開始出現斑點和雜色,耳朵耷拉下來,尾巴和爪子的尖端是白色的。它們的身體比例發生了變化。它們開始吠叫。它們在認知實驗中的表現有所提高。它們開始在春季更早地繁殖,而且它們中的許多開始一年繁殖兩次。
大多數對這項實驗做出反應的人都提到了多效性,即一個基因的變化如何影響許多其他基因的表達。例如,請參閱這篇紐約時報的文章。然而,即使在我第一次閱讀它時,我的腦海也在尖叫——發育!
不僅僅是發育,更具體地說,是異時性——發育事件時間上的變化。
如果您改變影響發育時間的基因之一的表達,您會影響各種各樣的事情。
例如,當神經嵴細胞遷移時,它們會變成皮膚中的黑素細胞——如果由於時間上的變化,它們遲遲到達一些遠端部位,例如爪子和尾尖,這些部位就會變成白色。神經嵴細胞也會遷移變成腎上腺髓質——身體中釋放(去甲)腎上腺素(腎上腺素)的小部分。如果到達那裡的細胞數量較少,那麼動物在以後的生活中表現出的應激反應就會較少。
似乎在不同尺度上起作用的計時器之間存在緊密的關聯,例如,發育和晝夜節律時間,晝夜節律和快速行為時間,晝夜節律和季節性時間等。
我一直希望我能有一個實驗室,一些狐狸,IACUC的批准和一些資金,以便讓這些動物透過一系列標準實驗,比較狗、野生狐狸和家養狐狸在晝夜節律、光週期現象(畢竟它們確實改變了繁殖的季節性模式)等各種引數上的表現。
底線是,單個發育基因表達時間上的細微變化,透過選擇其中一種性狀(在本例中是行為性狀)可以選擇這種變化,將影響許多其他基因的表達時間的變化。野生狐狸和家養狐狸之間的差異可能根本不在於任何DNA序列——它可能完全是表觀遺傳的(參見另請參閱)。序列差異將在稍後出現,因為這兩個種群不再相互混合(至今已超過60年)。
當您將發育、遺傳學和進化結合在一起時,您可以看到,DNA序列中的巨大變化(或者,實際上,進化變化的最初階段的任何變化)對於整個表型性狀套系的巨大變化來說不是必需的。但在20世紀50年代,豆袋決定論遺傳學是常態,因此別利亞耶夫實驗對西方科學界來說是一個巨大的衝擊(但對俄羅斯進化生物學家來說並非如此),因此我們需要透過對歷史的充分理解來看待這項實驗。
現在,我想知道這項實驗今天的狀況如何。十年前,該專案似乎註定要失敗——他們不得不出售狐狸皮毛以維持小規模的運作。這種情況得到改善了嗎?是否有來自西方的人幫助資助該專案的繼續進行?是否有西方的任何人收購了一些狐狸並繼續進行該專案?最近有什麼進展?
相關報道,請見大眾科學:
人類的新朋友?一項被遺忘的俄羅斯狐狸馴化實驗,作者:傑森·G·戈德曼
從家養狐狸身上學習,作者:The Dog Zombie
俄羅斯狐狸研究,作者:傑森·G·戈德曼