分子进化与系统发育学
纯化(负向)选择(purifying selection)
想象一位钟表匠,造出一只精良、走时准确的表,然后每一代都任由随机的碰撞去推搡零件。对精密咬合的齿轮来说,大多数碰撞会让表走得更差或停摆,于是钟表匠把那些表丢掉、只留下仍能报时的。几个世纪下来,设计几乎没变——不是因为没人去试,而是因为凡是把它弄坏的都被丢弃了。这种对有害改变的淘汰,就是纯化选择。
纯化选择,也叫负向选择,是指有害突变因携带者存活、繁殖得较差而被从种群中清除。在分子层面,它是作用于基因的最常见的选择形式。当一个突变落在重要位置上——一个会让蛋白质错误折叠、或毁掉酶活性位点的位置——生物体受到伤害、留下较少后代,突变便不会扩散,被纯化掉了。当你跨物种比较序列时,可见的标志就是保守性:重要的位点保持不变,不是因为它们不能突变,而是因为那里的每一次突变都不断被清除。这是一股安静而持续的压力,把能工作的序列稳稳钉在原处。
这正是纯化选择支撑起分子进化大部分内容的原因。它解释了为什么有功能的基因变化缓慢、而假基因和垃圾序列衰变迅速;它是我们用来检测更罕见的正向选择(一个真正有益并扩散开来的改变)时的基线;它也使跨物种保守性成为功能、以及致病突变的可靠信号。一个常见的误解是:进化主要关乎新颖、有利的性状横扫而入——其实,选择日常的大部分工作是保守性的:阻止好的设计被毁掉。
切割蛋白质的胰蛋白酶,其活性位点的氨基酸在几乎所有脊椎动物里都一模一样:那里的任何突变都会让酶失能,所以数亿年来纯化选择清除了每一个这样的改变。
大多数选择是保守性的:它清除那些会破坏可用分子的改变。
纯化选择让事物保持原样;它与正向选择相反,后者使一个有益的新改变扩散开来。大多数分子进化由纯化选择加中性漂变主导,而非由有利突变不停涌现来主导。
又称
另见