在生命科学领域持续百年的理论争议近日迎来重要转折。
中国科学院遗传与发育生物学研究所曹晓风院士团队历时8年的系统研究,通过分子生物学实验证实:南方水稻北移过程中,低温环境压力可解除抗寒基因的表观遗传抑制,且这种适应性改变能稳定遗传至后代。
这一发现为长期被学界质疑的拉马克进化理论提供了关键性实验证据。
传统进化理论认为,达尔文提出的"自然选择"是物种演化的核心机制,即随机基因突变经环境筛选形成适应性进化。
而19世纪法国学者拉马克主张的"用进废退""获得性遗传"学说,因缺乏分子层面证据长期被视为理论误区。
曹晓风团队通过全基因组甲基化测序技术发现,南方水稻在东北寒冷环境中,其抗寒基因启动子区域的DNA甲基化修饰水平显著降低,原本被表观遗传"沉默"的抗寒功能得以激活。
更关键的是,这种表观遗传变异能通过减数分裂稳定传递给子代,实现跨代遗传。
该研究的创新价值体现在三个维度:理论上,首次在分子层面证明环境压力可直接诱导可遗传的表型变化,填补了拉马克学说缺乏实证的空白;方法上,建立"环境压力-表观遗传修饰-性状遗传"的完整证据链;应用上,为作物定向改良提供了新路径。
数据显示,经三代选育的表观遗传改良水稻品种,在东北地区增产达12%-15%。
业内专家指出,这一突破性进展并非否定达尔文理论,而是揭示了自然选择与表观遗传调控的协同作用机制。
中国农业科学院水稻研究所首席科学家表示:"生命演化如同交响乐,基因突变提供基础音符,表观调控则赋予动态变奏能力。
"研究团队下一步将重点解析环境信号传导与表观遗传记忆形成的分子开关。
生命适应环境的方式并非单线条展开:既有缓慢累积的遗传变异,也可能存在由环境压力触发、通过表观遗传调控实现的快速响应。
把这些机制纳入统一视野,既有助于深化对演化规律的理解,也为应对气候不确定性、夯实粮食安全提供新的科学支点。
科学的价值,正是在不断校正认知边界中,让人类更清醒地认识自然、利用自然并敬畏自然。