生命演化的“蝴蝶效應”

樊漓

“實驗室的tour（游覽）是這樣的：先看這里有代表性的蝴蝶標本，看完可以對我們的研究有初步了解;然后去看我們培養(yǎng)的枯葉蛺蝶和大蟻蛛（模擬螞蟻形態(tài)的蜘蛛），了解它們的生活史，避免認知上的偏差?！币贿M張蔚辦公室，她就開始熟絡地講解。據(jù)她介紹，每年來實驗室參觀的人數(shù)近千，她也很希望讓更多人通過她的研究，對世界產生一些新的認知。

張蔚的研究重點之一，通俗地講是通過蝴蝶翅膀圖案來研究生物演化?！拔覀儓F隊成員經常初春后就開始去野外，一直到秋冬季節(jié)以后，再集中處理樣本和分析數(shù)據(jù)。田野工作除了采樣，還要觀察它們與系統(tǒng)中其他物種的相互作用，才能對生活史有更清楚的認知?！睆埼嫡Z速極快地講述了她工作中，大家熟悉的經典昆蟲研究部分，當然，他們目前所做的遠不止這些。

“枯葉蝶翅膀腹面模擬樹葉，令其不容易被發(fā)現(xiàn)。究竟是那些基因控制了這些呢？并且這些‘枯葉，有些有類似霉斑的圖案，有些有水浸的痕跡，這些不同讓它們的偽裝更真實，這些差異又是從哪來的呢？”張蔚拿著辦公室的標本講解。一個物種在演化過程中，通過模仿另一個物種來欺騙或警戒掠食者，并最終獲益的現(xiàn)象被稱作擬態(tài)。張蔚課題組的重心之一是研究擬態(tài)的起源和遺傳機制?！皵M態(tài)是一個經典的演化問題，在十九世紀就已經被達爾文和華萊士所關注，但是至今對它的起源和遺傳機制仍然所知甚少?！睆埼狄矊Υ耸趾闷?，“我們團隊現(xiàn)在做的是整合各種新型手段，多組學、大數(shù)據(jù)、人工智能，這些聽起來很‘高大上的詞都是我們真正使用的工具。我們應用這樣一些微觀的研究手段開展基因組層面的研究，來解決傳統(tǒng)演化生態(tài)的宏觀問題，”說這些時，張蔚語氣頗為自豪。

在研究的過程中，她發(fā)現(xiàn)有些蝴蝶物種種群數(shù)量在下降，“現(xiàn)在可以通過群體基因組學的研究方法來推斷一個物種種群當下的規(guī)模和其演化歷史。我們的研究是有證據(jù)的，讓大家明確認識到現(xiàn)時的情況，更理性地看待保護生物多樣性（包括物種多樣性、遺傳多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性）這件事。有些人會說在實驗室培養(yǎng)物種以后進行野放，但這還不是一種普適的解決方案。我們熟悉的玉帶鳳蝶，它的雌性有擬態(tài)和非擬態(tài)等多種不同花紋，這就是在長期的演化過程中形成的遺傳多樣性。實驗室培養(yǎng)出的個體通常難以維持較高的遺傳多樣性、有效種群較小，因此更大程度上會受到選擇、遺傳漂變等多種因素的影響，即使放歸自然環(huán)境很可能因為某些原因被‘一網(wǎng)打盡了?！鄙镅莼瘺]有方向，但是自然選擇是有方向的，不同的物種在生態(tài)系統(tǒng)中實現(xiàn)了動態(tài)平衡?！叭绻鄯錅缃^了，會對人類的生活產生巨大的影響。生物多樣性就是這樣，很多你以為很遙遠的事情，其實真真切切影響當下的生活，”保護生物多樣性就是眼前要做的事，“通過對生物遺傳信息的分析，看一個物種以前是什么樣、將來會是什么樣，生物多樣性是怎么來的，這些問題都是我們通過現(xiàn)在的研究可以探討的了?！睆幕虺霭l(fā)，探索物種的適應性演化、生物多樣性怎樣產生、物種又是怎樣形成的等問題，是她試圖解決問題的角度。

選擇蝴蝶作為關注重點并非被其絢爛的外表所吸引。“蝴蝶受大眾歡迎，所以早期關于它的文字記錄和實驗研究就比較多;另一方面，蝴蝶翅膀的結構相對簡單，但承載著復雜的功能，它的花紋可以傳遞很多信息?！边x擇領域內相對“冷門”的生物進行研究，因為“非模式生物在基礎研究水平發(fā)展到一定程度后，可以用以提出和解決更多有意思的問題，”在張蔚看來，現(xiàn)在就是這個時候了。她稱自己為研究演化的人，一路走來，她在生命科學領域很多方面都有過涉足，直到停在了生物演化方向?！艾F(xiàn)在可以采取各種手段來破解很多從我們‘祖師爺時代就提出的經典問題，對我來說，這就是對的時間做對的事。生而逢時挺好的?！?p>

張蔚，北京大學生命科學學院、 北大-清華生命科學聯(lián)合中心研究員，博士生導師。