进化，进化，进化：进化是如何变得如此擅长进化的

　　

进化领域研究的是生物是如何在几代人的时间里适应环境的，但是进化本身的进化呢？

长期以来，研究人员一直在质疑为什么生物种群如此善于利用它们的环境——一种被称为“可进化性”的特征。例如，想想抗菌素耐药性，以及新的病毒病原体变化的速度和能够逃避疫苗的速度。

现在，密歇根大学的一项研究表明，也许进化如此有效的原因是进化本身就是可以进化的。这项研究发表在美国国家科学院院刊上．

“生活真的非常非常擅长解决问题。如果你环顾四周，你会发现生命中有如此多的多样性，而所有这些东西都来自一个共同的祖先，这对我来说真的很令人惊讶。为什么进化看起来如此有创造力？似乎这种能力是自己进化出来的。”Luis Zaman说。

是否可进化性本身可以进化是一个问题，Zaman说，因为进化的主要燃料是突变，这些突变增加了生物体的适应性，极大地增加了它们在当前环境中生存的能力。但可进化性并不是为了提高适应性。相反，可进化性增加了生物体未来适应性的潜力。

Zaman说：“这种前瞻性的进化特征使其具有争议性。”“我们认为这很重要。我们知道它会发生。为什么会发生，什么时候发生，我们不太清楚。我们试图弄清楚：我们能否在一个更现实的计算模型中看到可进化性的演变？”

如何使专才成为通才

为了验证这些想法，Zaman和他的合著者建立了一个由三个奖励逻辑函数和三个有毒逻辑函数组成的计算模型。研究人员说，你可以把逻辑功能想象成红色和蓝色的浆果，它们在不同的环境中是有益的或有毒的。在模型中的一个环境中，红莓对种群有益，但蓝莓有毒。在另一种环境中，蓝莓对种群有益，但红莓有毒。这意味着一个种群不可能在两种环境中都“好”——它只能在其中一种环境中成功，Zaman说。

然后，研究人员运行了一系列的场景，并记录了在每个场景的过程中，可进化性是如何变化的。在一个实验中，环境保持不变：种群从未在吃红莓和吃蓝莓之间切换。在另一种情况下，人们在吃红莓和蓝莓之间循环。

研究人员发现，当它们在这两种环境之间“循环”时，每种环境中的种群都能够在这两种相反的环境之间来回跳跃，并在两种环境中都取得成功。

特别是，环境之间的循环导致种群的突变增加了数千倍，这使得它们能够在每种环境中成功地在吃红莓和蓝莓之间切换。

适应一个多变的社区

研究人员用来检查可进化性的计算框架被称为Avida。当研究人员使用Avida创建在每个逻辑功能（由红色和蓝色浆果表示）之间循环的场景时，程序将自己推入新的突变社区。

你可以把进化的计算机程序想象成由计算机代码组成的多个基因的路径，Zaman说。每次环境波动时，这条通道都需要重新配置以吃新的浆果。

他说：“种群最终占据的突变邻域——通过进化发现——是单个突变能够重新配置这条途径的地方。”

当程序（遗传途径）中的某个计算机指令（基因）发生改变时，就会发生突变。随着时间的推移，这重新配置了路径，最终允许计算机程序的人口成功地生活在红莓和蓝莓专家隔壁的社区。

研究人员还改变了他们在不同环境之间循环的频率：他们观察了一个种群在环境发生变化之前在一个环境中生活一代的结果，与10代相比，与100代相比。他们发现，如果环境波动太快，他们不会看到进化性的增加。但有趣的是，即使是相对较长的周期——数百代——也可能导致进化和维持可进化性。

“一旦一个种群达到了这种可进化性，它似乎就不会被未来的进化所抹去，”Luis Zaman,说。

这意味着，一旦进化变得更擅长进化，这种可进化性就会一直存在。