一个已成为人们所熟知的进化生物学常识的理论认为，自然选择包含一个双重的过程：突变通过遗传而得以传递，而后适应环境的变异得以固定。在进化生物学领域中，有一件事似乎是笃定的：遗传突变是一个持续的和随机的过程，不受外部环境的影响。然而，如果哈佛公共卫生学校的J. 凯恩斯（John Cairns）等，用细菌——大肠杆菌所做的一些试验及他们的分析是正确的话，那么它将可能动摇整个基础。

凯恩斯（Cairns）和他的合作者在《自然》（Nature）的最近一期上发表了一篇论文，其主要目的在于“表明我们对突变的随机性的信念是何等不可靠”。哈佛的这些研究人员叙述了一系列试验结果，他们认为这些结果证明了“细菌可以选择它们所需要的突变。”

试验之一是这样做的：取一些不能利用乳糖的大肠杆菌菌落，放在含有该糖的培养基中培养，如果在此群体中乳糖利用的突变自发地产生了，然后给以优厚的条件，则其发展为新型菌落。在新的条件下，产生了显然不同的类型，这里乳糖利用突变的比率增高了。这一观察引起了对突变类型的一些费解，显然发生了定向突变。凯恩斯和他的合作者指出：“该试验表明，细菌群体具有只产生（或选留）适应性突变的机制。”他们还引用了两个其它类型的试验，得出同样的推论。而且，康涅狄格大学的B. 哈尔（Barry Hall）很快发表了他的第四个试验观察，这个试验进行了两步变异，它们得出了同样信念，这些试验都是用大肠杆菌做的。

由于突变的随机性自四十年代以来已成为进化生物学非常基本的东西了，所以很少有研究者直接检验它的正确性。因此，除这几个会表明定向突变是何等通常的现象的试验，尚无其它材料可以借鉴。然而，凯恩斯预计，这将会很快使人们看到，至少在细菌中这是相当普遍的。康涅狄格大学理论群体遗传学家、K. 豪尔辛格（Kent Holsinger）说：“如果这种情况普遍存在，而不仅仅限于大肠杆菌和其他细菌，那么它将牵动进化生物学的基础。”他强调：“似乎有一些我们没有注意到的东西在起作用。”

凯恩斯和他的合作者推想了一种由外部环境定向突变的机制。他们假设，由于倾斜性转录（Sloppy transcription），有机体可以从它的基因中转录很多套mRNA；再假定：有机体有一套装备来检验所产生的各种变异的蛋白的功能，而后挑选最好的mRNA来进行翻译，同时进行反转录，建成DNA拷贝，再补充到基因组中去。结果，使有机体按照所处的环境来发生突变。倘若这个系统果然存在，哈尔说“它定将得以发展，因为带有该系统的机体将更优越。”

那么，这在多细胞生物中起作用吗？它能成为所需性状遗传的基本机制吗？也许不能，哈尔Hall猜想：至少不会超过某种限度。其原因是：当细菌处于一个新的环境中时，其信息很快得到反馈，适合性的蛋白质和稳定的遗传变异就会出现：也就是说存在着环境中的化合物与加工利用它们的酶之间的反馈。而对于多细胞生物，在胚胎发育的过程中，它们对于遗传蓝图的表达和成熟，从而成为解剖上复杂的有机体之间的反馈自我设置了障碍，亦即反馈的潜力被中断，除非它们的生理系统相当简单，而且，种系当然是与机体的其它细胞有效地分离的。

［Science第241卷第4872期1988年］