适应性突变的四种主要模型及本质（2019年更新版）

适应性突变是指“能导致细胞生长的有益突变在因受选择压力而处于静止期的细胞中不断产生并积累”的一种实验现象。该现象于1988年被J·盖恩斯等人首先发现并从生物进化和适应的角度加以诠释，进而由于其呈现出的拉马克式的生物进化模式（以及盖恩斯等人对其进行的带有拉马克主义色彩的激进诠释）和其在众多基础研究领域（如：对微生物致病性与抗药性的形成机理的研究、对癌症的形成和演进机制以及化学疗法抗性的形成机理的研究）中蕴含的巨大潜在价值，在生物学界引起了持久而激烈的争论，并得到了广泛和深入的研究。在从1988年至今的30余年时间里，生物学家设计了大量复杂、精巧的实验，并在此基础上提出了多种解释模型，力图揭示适应性突变的分子机制，并加深对它的实质性理解。本综述将主要对现有的适应性突变的四个主要解释模型（“定向突变模型”、“局域超突变模型”、“广域压力诱导突变模型”和“扩增-突变模型”）及其之间的争论和相关的重要研究成果进行考察，并表明：现有的适应性突变的多数主要解释模型以及越来越多的有关研究成果都倾向于支持这样一种结论，即：“适应性突变虽然不以选择条件特异性为其本质属性，但仍是细胞在处于静止期时凭借（一系列）特殊的（和相互关联的）分子机制对选择压力做出的一种反应”。（与盖恩斯等人对适应性突变现象进行的带有拉马克主义色彩的激进诠释相比，）该结论虽然是在较为传统的理论框架内对适应性突变的本质加以界定，但仍于生物进化观上与新达尔文主义不符，因为根据该结论：细胞的突变率不是恒定（或近乎恒定）的，而是可以根据细胞所受的选择压力在较大范围内调节变化的；在进化和适应的过程中，细胞不是完全被动的，而是能够凭借（一系列）特殊的（和相互关联的）分子机制感受环境变化并通过调节基因组的可变性而作出积极响应的。此种有悖于新达尔文主义的生物进化观向人们展示了一幅更为复杂的生物进化图景。在该图景中，信息在生物体的遗传环境、体质环境和生物体所处的生态环境之间的流动是双向的而非单向的。此种生物进化图景虽然还未最终得到确立，但的确正在适应性突变这一研究领域中得到越来越多的实验证据（而非纯粹思辩或表观经验）的支持。因此，我们越来越有理由相信：对适应性突变现象的持续、深入的研究将对整个生物学思想进而对整个生物学及医学实践领域的发展产生积极而深远的影响。

曲竞超

2019-12-13