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为适应环境变化,这些生物也是“蛮拼的”

2019-12-02 16:40:02 阅读量:2431
  

 

资料来源:《科学技术日报》

考古探索

在生物学中,如果上一代生活“舒适快乐”,那么下一代的心理、生理和健康状况将“优于最好的”。但是,如果上一代的生活环境“恶劣”,下一代会不会“自卑”?这是科学界争论多年的一个悬而未决的问题。

最近,厦门大学环境与生态学院李庆顺教授的研究小组的一项研究似乎找到了这个问题的“答案”。研究表明,一年生植物和无脊椎动物具有短的世代周期和有限的活动能力,无论它们的父母经历更好的环境还是更差的环境,它们总能让后代受益。

研究结果首次发现亲本效应具有广泛的适应意义,可能是生物体快速应对环境恶化的重要策略。它最近发表在顶级国际生态杂志《生态学快报》上。

学术界仍有许多关于父母经历如何影响后代的争论。

所谓父母效应是指上一代生活的环境影响下一代的发展和行为的现象。几十年来,父母效应模型的研究一直备受关注。

“在20世纪90年代之前,人们意识到父母效应的存在,但它并没有引起广泛关注。因为当时的证据表明,父母不愉快的经历会威胁到后代的健康。”厦门大学环境与生态学院助理教授张远·叶说。

亲代效应确实进入了研究人员的视野,这在20世纪90年代的野生芥末和大型溞身上被发现:当上一代经历捕食时,后代会有更强的抵御捕食的能力。后来,发现了类似的模式。当前一代植物(射手座射手座)在弱光下生长时,其后代的生长率也会在弱光下增加。“这意味着,当父母能够察觉到环境恶化时,父母效应是一种积极应对环境变化的策略,提高儿童对环境进一步恶化的反应能力。”张远·叶解释道。

这些研究引起了生态学领域对亲本效应研究的广泛关注。有一系列的后续研究。然而,一些研究证实了以前的观点,而另一些则失败了。因此,关于父母效应的适应意义,尤其是对恶劣环境的适应意义,仍有许多争论。

“为了探索父母效应是否具有普遍的适应性意义,单一的实验研究很难回答这种‘普遍’的科学问题,因为没有一项实验研究能够涵盖非常多的物种和非常多的环境变化。”张远·叶(音)表示,针对这一长期争议,研究小组采用了大数据分析方法,即充分挖掘现有研究成果,从前人积累的不同物种和不同环境变化的研究中寻找一个通用模型。

“大数据分析面临着一个挑战——文档收集的完整性。因此,在按关键词索引论文列表后,我们聚集了我们的集体力量,阅读了成千上万份文件。五名成员先后参与了文件的阅读、分类和数据收集。”张远·叶说也许有一天人工智能可以帮助我们完成这一步。

一年生植物和无脊椎动物可以从父母的经历中受益。

据介绍,研究组综合分析了20世纪90年代至今的大量相关研究数据,从1000多篇关键词索引的论文中选取了139篇研究论文,涉及112个物种,包括不同的亲本环境处理、不同的子代等。

“研究结果发现,对于那些世代周期短、活动能力有限的一年生植物和无脊椎动物(如昆虫),无论上一代是经历了高质量的环境还是恶劣的环境,这些经历总能让后代受益。”张远·叶说,更有趣的是,这种效应不仅惠及他们的孩子,也惠及他们的孙子,甚至曾孙。

“研究结果调和了相互矛盾的观点,也就是为什么有时我们看到孩子从父母经历的恶劣环境中受益,而有时我们没有。这是由于所研究物种之间扩散能力和寿命的差异。”因此,张远·叶(音)说,亲代效应提高了后代对恶劣环境的反应能力,这种能力通常只存在于扩散能力弱、寿命短的一年生植物和无脊椎动物中。

“然而,并非所有物种的后代都会从父母的经历中受益。对于老鼠和其他脊椎动物来说,只有上一代经历的优越环境才能让他们的后代受益,”张远·叶说。“这可能是因为这些动物的流动性很强,它们可以从中受益,也可以避免伤害,因此无法发挥适应恶劣环境的‘积极’效果。”

她说,亲本效应的机制为未来作物的快速改良找到或提供了一种思路和方向,以便它们能够更有效地应对干旱、气温上升和虫害等不利影响。(记者谢凯飞)

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