小至娇小的中国犬“赤花花”,大至威猛的大驯犬——驯养犬的多样性为人们在探讨是什么推动物种进化这一问题时开拓了一个新的视野。

长期以来,科学家们已经知道,那些改变一个物种外表或产生新物种的进化变异通常在快速的“爆裂”中发生。一种广为人们认可的理论认为,任何进化的发生都是源自DNA中某个单一基因单位的随机变异。

对于同一代物种来说,这种单一基因单位的变异大概在每亿个DNA单位中才发生一次,这样的频率在约瀚 · 方登(John W. Fondon)及哈罗得·加纳(Harold R. Garner)看来实在太慢了,因此进化速度也就不可能有多快。方登和加纳两人都是位于达拉斯的得克萨斯大学西南医疗中心的生物化学家。

通过对人类基因组数据的分析,方登发现,有一种被称为“衔接重复系列”的重复DNA系列,它们中的许多小段在其他动物决定其外表的基因中也很常见。跟单一基因单位变异不同的是,每当负责复制DNA的一个细胞组织发生错乱并且输入不同DNA副本时衔接重复变异就会发生。

这种错乱发生的频率是发生单一基因单位变异的10万倍,一旦发生,就能够改变生物后代的外表及机体功能。

“对自己的发现我真有点不敢相信”,方登说,“在我看来,这也许是生物快速进化的极佳途径。”

为进一步评价该设想,方登和加纳对92种不同血统的驯养犬的衔接重复系列进行了研究。比如,他们对决定鼻子长短的基因加以分析,结果发现,某一特殊系列重复次数的多寡与不同血统的驯养犬的鼻子长短密切相关。

至于驯养犬为何有许多不同血统,不少研究者解释说是基因组中所隐含特性的一种表现,但在方登看来,更可能是因为犬类发生基因变异的频率很高。

通过十几年来对狗的头骨进行比较分析,方登和加纳发现,某些血统的狗外表上发生了快速而显著的变化。比如,有一种被称为公牛狗的纯血统杂种狗,它现在的鼻子就比70年前长得多,也下垂得多。

此外,研究人员还发现,跟狼相比,狗的DNA中衔接重复系列长度的变化也更为丰富。

方登说,这些结果表明,狗跟与其相关的物种相比经历了频繁得多的衔接重复变异。由于这些衔接重复系列在许多物种中都会使控制进化进程的那些基因产生紊乱,因此,方登相信,发生在这些区域的变异也许具有进化论上的重大意义。

西恩 · 卡罗(Sean Carroll)是威斯康星州麦迪逊大学的进化遗传学家,对此,他认为:“这作为有关狗的生物学及遗传学方面的新发现,我完全认同;然而是否适用于普遍意义的进化论,我觉得仍有疑问。”

卡罗注意到,由于几百年来人们对狗宠爱有加,那些也许曾经使不少野生动物遭受灭顶之灾的变异,说不定在驯养犬的基因库里仍然存在。他说,对动物的驯化毕竟脱离了标准的进化模式,因此,还有待进一步的实验才能印证方登和加纳的理论。