拉马克的复仇(表观遗传学的大变革)

　　达尔文时代VS.表观遗传时代 古生物学家很有把握地断言，大规模死亡为新物种打开了大门，而且往往是具有完全不同的形体构型的新种类生物。在古新世，有一大批同大鼠差不多大小和体形的小型哺乳动物盛极一时，它们喜欢集聚在腐烂尸体堆里，看起来一点也不像恐龙。但是，尽管古生物学家们对为什么灭绝后会出现一波哺乳动物和鸟类的"恢复动物群"的原有相当把握，但他们仍对如何出现困惑不已--至少在进化方面是如此。而显见的答案就是表观基因组。在这个时期，表观遗传机制令世界充斥着五花八门的组合，包括像小老鼠的体形、牙齿，以及取食、防御、繁殖、领地获取、社会结构等等涵盖面极广的多变的新行为。在希克苏鲁伯撞击（ChicxulubImpact）之后的几个世纪里，所有这些新的属性和行为成为了一个甚至更大的表型特征组合的一部分。 今天的环境显然发生了变化，而变化的方式和速度取决于环境的不同。洋流变动，山脉升降，还有气候也随之变化。大洋盆地的大小会根据来自地球内部并作用于海底和扩张脊的热流而扩张或缩减。同样，这些都是非常缓慢的变化。 可是，在某些时间间隔内，不仅变化缓慢，而且还叠加了可能会影响生命的非常迅速的全球变化。*近结束的冰期（或者至少在地球上工业文明还在的情况下算是结束了）与一系列急剧变化的环境形影相随，这些变化就发生在数十年间。而同约1.4万到1.2万年前过快的融冰速度相伴的则是快速的气候变化以及全球平均气温的升高和海平面的急速上升，在大概两千年中上升了一百多米，这些时期有着非同寻常的环境变化。不过，即使在大约250万年前开始的一系列冰川推进和退却时期中的*后一个（距今2.4万至1.8万年）之前的几千年，世界还是一片冰封，较之这段时间的前后，变化还是受到了抑制。那是一段稳定的时期，尽管是一个极为寒冷的稳定期。 回到更新世快要开始之前的时间--即现在常说的大冰期（theIceAge）--有一段要长得多的稳定期。数千万年间，陆地环境高度稳定，全球气温变化极小，只是以十万到百万年为单位在缓缓下降，全球大气中的氧气含量几乎没有变化，只有大陆的位置有一些缓慢变化，甚至连海平面也稳定不变。这一时期环境上的连续性超乎寻常。全球二氧化碳浓度超过400ppm（partspermillion，百万分比浓度）。当时的北极没有海冰，冰盖体量比现在要小得多，海平面则远高于现在，因为全球气温要高得多。例如，北极圈内的夏季平均温度比现在高10到15华氏度。而具有讽刺意味的是，2017年，全球变暖的驱动力--大气二氧化碳含量--350万年来**次再度超过了400ppm。比起环境的任何其他方面，仅此一桩就将推动更多的进化演变，包括可遗传表观遗传学的影响。它也极有可能成为未来人类历史绝无仅有的*大推动力。但那还得看情况。 古生物学以及进化生物学的一个目标，应该是与那些从物理科学的视角研究地球昔日环境的人更好地交流。从事古生物学和进化生物学的通常是不同的科学家，他们接受训练的方法不同，工作所在的专业也不同，通常还被限制在大学校园的不同建筑里。在许多情况下，两者甚至使用的都不是同一种科学语言：前者使用形态学和地球化学的语言，后者需要的是用来描述基因和DNA的语言。古生物学家主要利用化石记录，而进化生物学家则使用分子水平上的遗传分析作为必用工具。有许多悬而未决的问题亟待回答，而这两者缺一不可。 如今，许多进化论者都接受了一套本质上是新拉马克主义的理论，现在的问题应该是关于这两个不同过程的相对重要性，达尔文式的解释是，引起进化的五大力量是突变、遗传漂变、基因流动、遗传重组和自然选择。而随着新拉马克主义的加入，现在的问题则应该是关于"达尔文式五大力量"相对于生命史中可遗传表观遗传学的相对重要性了。 *有趣的推论--当时也是科学问题--就是，会根据时间和环境随地质时间发生的变化而改变频率的，是达尔文式的进化模式还是拉马克式的。显而易见，由于通过表观遗传过程发生的主要形态学变化比通过达尔文式的过程发生得更快，所以逻辑结论是，随机突变和繁殖期间的染色体复制错误会造成遗传变化，而基因流动和自然选择对正在经历这种变化的谱系的表型起着作用，这两者带来的漫长且缓慢的变化在环境上的"美好时代"中占据着主导；但在面对地球"糟糕时代"（至少就生命而言）中更快速或更极端的环境变化时，这种变化就显得力不从心了。被河流蚀刻的景观无法作出任何应对，*后变成了峡谷；被下方迅速增加的地温梯度加热的岩石没有任何机制来避免变质作用，*后变成一种全新的矿物。但生命是可以去适应的。 已有人提出，在一个面临同样环境挑战的种群中，受表观遗传机制影响的进化演变能比达尔文式的进化演变快一个数量级以上。还有人指明这可以是三个数量级，即快达一千倍。 物种在形态、生理或个体发育（成年前的生长）等方面，正在更快地向更适合在新世界生存的生物体转变。这个新世界是一个新的环境世界，比如其中的氧气正在下降，或更普遍（而相关）的是，在这个世界里，诸如二氧化碳等大气温室气体的增加使气温极度上升，因此不久后，由于海洋吸收越来越多的二氧化碳增加了其整体酸性，而海洋酸性增加，使得制造碳酸钙壳的生物更加陷入困境。比如在我们这个世界里，由于大气二氧化碳迅速增加，海洋二氧化碳浓度也随之上升，于是，牡蛎幼仔在形体还极其细微时就濒临消亡。