演化生物学家应该为他们这一广阔领域的最新进展感到自豪。

有人认为，自生物演化理论提出后，该领域最重大的问题始终没有改变。这种说法有一定道理，但在过去十年左右的时间里，人们对于这些基本问题的回答，以及将相关结论应用至不同领域方面的努力，都已取得巨大进展。这些进步很大程度上得益于技术发展。更先进的技术和新的分析方法使几乎所有物种的组学数据都可生成。本文围绕领域内一些激动人心的进展展开述评。

关于生物演化，一个存在已久的问题是个体如何适应环境。回答这个复杂的问题需要了解生态相关性状背后的遗传和演化机制。通过将同一物种或相关物种下多个个体的基因组测序数据与群体遗传学方法的新进展相结合，可以揭示有趣的趋势。对多种分类群的研究表明，杂交和基因渗入在环境适应中起到重要作用，例如袖蝶翅膀上形成的拟态图案或北非狐狸对沙漠生活的适应。染色体重排也可以促成生态相关性状，例如向日葵、大西洋鳕鱼和鼢鼠的案例。尽管人们已经利用基因组学方法来识别与生态相关的表型关联的基因（甚至是突变），例如岩小囊鼠、椒花蛾和猴面花的色素沉着，或是刺鱼的骨骼特征，但我们也知道，基因表达的调控在促进适应和分化上也发挥作用。

长期以来，演化生物学家一直在宏观演化的尺度上尝试理解，某些演化枝比另一些演化枝更多样化的原因。最近开发的基于系统基因组学的比较方法揭示了生物多样性的长期变化。具体案例包括热带四足动物物种的形成、灭绝和扩散如何促进其物种辐射；生态形态多样化如何影响蜥蜴和蛇的长期多样性；在脊椎动物的宏观演化尺度上，形态演化速率和物种形成速率为何呈正相关。

几个世纪以来，性别的演化一直令生物学家着迷。但我们对生物性别的遗传决定的认知，始终局限于少数模型系统。直到最近，长读长测序技术的出现使我们能发现许多分类群中的性染色体，了解到某些类群的性染色体在数百万年内保持稳定，另一些的性染色体则经历过显著更替。另一方面，对整个演化枝中性染色体的比较分析，揭示了重组抑制和性染色体（例如鸟类的W和Z染色体或灵长类动物的Y染色体）特定区域的演化动力学。

也许最具挑战性的问题之一，是演化如何造就复杂新性状。对研究特定类群中新性状起源和演化的科学家来说，比较分析可以带来新见解，例如关于蜜蜂的真社会性和食肉植物的诱捕工具。从扁盘动物到刺胞动物再到两侧对称动物，近年来单细胞测序等技术的发展使我们在理解它们神经系统的逐步演化方面取得重大进展。此外，我们也得以见识新的细胞类型和组织怎样助推脊椎动物大脑演化。

演化生物学最令人兴奋的一大应用在于医学领域。新冠大流行期间，病毒演变引发公众关注，人们试图预测和了解新变体的出现。然而，关于预测病毒演化的尝试早在COVID-19之前就已开展，例如，用于选择年度流感疫苗菌株的演化模型。疫苗接种会给病毒施加选择压力，学界利用演化模型了解病毒疫苗逃逸和毒力变化之间的复杂相互作用。从更基本层面看，针对古代和现代DNA序列的群体遗传学分析使我们能够研究细菌和病毒的演化。

抗生素危机是另一个把演化论推入公众视野的话题。人们普遍认为这是一个演化问题，而演化生物学可以带来具体解决方案，如多药治疗方法或利用与病毒共同演化的噬菌体来延阻前者的耐药性演化。耐药性也是阻碍癌症治疗的主要原因。一种可能的解决方案是基于演化的适应性疗法，即通过减少给药或间歇性给药来维持肿瘤的敏感细胞，而非让耐药细胞不受控制地生长。最近一项研究表明，这种方法可能有助于解决肿瘤相关的药物依赖现象。演化模型也被用于了解肿瘤生长和发展的基本动力学。

在这些案例中，应用的演化原理历史悠久，但实际分析方法是过去几年间基于新的分子数据而开发的，这表明了演化生物学理论与应用两方面进展的同步，也让我们期待该领域进一步的发展。

资料来源 Nature