“父母”的痛苦經(jīng)歷會(huì)使“孩子”受益？
為適應(yīng)環(huán)境變化，這些生物也是“蠻拼的”在生物界，如果上一代生活得“舒適快樂”，則下一代的心理、生理和健康狀況等也會(huì)“因優(yōu)而優(yōu)”。但如果上一代生存環(huán)境很“惡劣”，那么，下一代一定會(huì)“因劣而劣”嗎？這在科學(xué)界是一個(gè)爭(zhēng)論多年、懸而未決的問題。
近日，廈門大學(xué)環(huán)境與生態(tài)學(xué)院李慶順教授課題組的一項(xiàng)研究似乎找到了這個(gè)問題的“答案”。研究表明，世代周期短、活動(dòng)能力受限的一年生植物和無脊椎動(dòng)物，無論親代經(jīng)歷更優(yōu)質(zhì)的環(huán)境還是更惡劣的環(huán)境，這些親代的經(jīng)歷總是能使子代受益。
該成果首次發(fā)現(xiàn)了親本效應(yīng)具有廣泛的適應(yīng)意義，可能是生物快速響應(yīng)惡化環(huán)境的重要策略，于日前發(fā)表在國(guó)際生態(tài)學(xué)頂級(jí)期刊《生態(tài)學(xué)快報(bào)》上。
親本經(jīng)歷如何影響后代，學(xué)界還存在很多爭(zhēng)論
所謂親本效應(yīng)，是指上一代生活的環(huán)境影響后代的發(fā)育和行為的現(xiàn)象，幾十年來，關(guān)于親本效應(yīng)的模式研究一直受到人們的密切關(guān)注。
“90年代以前人們意識(shí)到親本效應(yīng)存在，但是卻未引起廣泛的關(guān)注。是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的證據(jù)均指向親本不愉快的經(jīng)歷會(huì)威脅后代的健康狀況�！睆B門大學(xué)環(huán)境與生態(tài)學(xué)院張?jiān)爸斫淌谡f。
親代效應(yīng)真正走進(jìn)研究者的視野，是上世紀(jì)90年代在植物野芥菜和動(dòng)物水蚤上的發(fā)現(xiàn)：當(dāng)上一代經(jīng)歷了被捕食時(shí)，后代的防御捕食能力會(huì)更強(qiáng)。后來發(fā)現(xiàn)了類似的模式，當(dāng)上一代的植物(野慈姑)在弱光下成長(zhǎng)時(shí)，其后代在弱光線下的生長(zhǎng)速率也會(huì)提升。“這意味著，當(dāng)親代可以感知到環(huán)境惡化的時(shí)候，親代效應(yīng)是一種積極響應(yīng)環(huán)境變化的策略，提高了子代對(duì)進(jìn)一步惡化環(huán)境的響應(yīng)能力�！睆�?jiān)敖忉尩馈?/p>
這些研究激起了生態(tài)學(xué)領(lǐng)域?qū)τH代效應(yīng)研究的廣泛關(guān)注，有一系列的后續(xù)研究，然而研究有些印證了之前的看法，有些則未能。因此，學(xué)界對(duì)親本效應(yīng)的適應(yīng)意義，特別是對(duì)惡劣環(huán)境的適應(yīng)意義，還存在很多爭(zhēng)論。
“要探索親本效應(yīng)是否具有較為普遍的適應(yīng)意義，單一的實(shí)驗(yàn)研究很難回答這一類‘普遍性’科學(xué)問題，因?yàn)闆]有一個(gè)實(shí)驗(yàn)研究可以覆蓋非常多的物種和非常多的環(huán)境變化�！睆�?jiān)敖榻B說，為此，針對(duì)這一長(zhǎng)久以來的爭(zhēng)議，課題組用了一個(gè)大數(shù)據(jù)分析的方法，即充分挖掘已有的研究結(jié)果，從前人積累的對(duì)于不同物種和不同環(huán)境變化的研究中，尋求一個(gè)普適性模式。
“大數(shù)據(jù)分析面臨著一個(gè)挑戰(zhàn)——文獻(xiàn)搜集的完備性，因此在關(guān)鍵字索引出論文清單后，我們集合了集體的力量，集中閱讀了上千篇文獻(xiàn)，先后有五位成員參與文獻(xiàn)的閱讀、整理和數(shù)據(jù)采集工作�！睆�?jiān)罢f，或許有一天，人工智能可以幫助我們完成這個(gè)步驟。
一年生植物與無脊椎動(dòng)物能從親代經(jīng)歷中受益
據(jù)介紹，課題組綜合分析了從上世紀(jì)90年代至今的大量相關(guān)研究數(shù)據(jù)，從關(guān)鍵詞索引得到的1000余篇論文中，篩選出139篇研究論文，這些論文涉及112個(gè)物種，包括不同的親代環(huán)境處理、不同的子世代等。
“研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對(duì)那些世代周期短、活動(dòng)能力受限的一年生植物和無脊椎動(dòng)物(如昆蟲)，無論上一代經(jīng)歷的是優(yōu)質(zhì)環(huán)境還是惡劣環(huán)境，這些經(jīng)歷總能使子代受益�！睆�?jiān)罢f，更有趣的是，這樣的效應(yīng)不僅惠及它們的子女，還普遍惠及孫輩甚至曾孫輩。
“該研究成果是對(duì)已有沖突觀點(diǎn)的一種調(diào)和，即為什么有時(shí)候我們看到子代會(huì)受益于親代經(jīng)歷的惡劣環(huán)境，而有時(shí)候我們則觀察不到。是由于所研究的物種之間的擴(kuò)散能力和壽命的不同引起的�！睆�?jiān)罢f，因此，親本效應(yīng)提高子代對(duì)惡劣環(huán)境的響應(yīng)能力，通常僅在擴(kuò)散能力弱、壽命短的一年生植物和無脊椎動(dòng)物中存在。
“然而，并不是所有物種的子代都會(huì)從親代的經(jīng)歷中受益。對(duì)于脊椎動(dòng)物如老鼠和人等，只有上代經(jīng)歷優(yōu)質(zhì)環(huán)境才能使其子代受益，”張?jiān)罢f，“這可能是由于這類動(dòng)物活動(dòng)能力強(qiáng)，可以趨利避害，因而沒有發(fā)展適應(yīng)惡劣環(huán)境的‘積極’效應(yīng)�！�
她表示，親代效應(yīng)的機(jī)制發(fā)現(xiàn)或?yàn)榻窈罂焖俑牧嫁r(nóng)作物，使其更有效應(yīng)對(duì)干旱、升溫、蟲害等不良影響提供一種思路和方向。
