偶然事件對歷史的進程有著深遠的影響。如果費迪南大公的司機沒有怪錯彎，那么他還會撞在***的槍口上么？第一次世界大戰(zhàn)還會在那時候打起來么？希特勒會不會晚幾十年才掌權呢？
 

    對于這類問題歷史學家們只能靠猜，而進化生物學家們卻可以通過實驗來解決。日前，科學家們“復活了”一個重要人類蛋白的遠古祖先，研究了它那不斷突變的蛋白進化史，分析了其中的大量可變事件（alternative histories）。

    研究顯示，只有先出現(xiàn)兩個特殊的突變，古代蛋白才有可能進化成現(xiàn)代的糖皮質(zhì)激素受體（GR）。這兩個“許可性”突變（permissive mutations）對蛋白功能沒有影響，但它們是功能性突變的關鍵基礎。研究人員篩查了數(shù)千種進化路徑，他們發(fā)現(xiàn)古代GR進化出對皮質(zhì)醇的敏感性只有一條途徑。相關研究論文刊登在了近期出版的《Nature》雜志上。

    論文資深作者 Joe Thornton 教授表示：“這種關鍵蛋白之所以能夠存在，是因為出現(xiàn)了一個命運轉(zhuǎn)折點。很可能我們機體內(nèi)許多系統(tǒng)的進化，都依賴于進化史中非常罕見的偶發(fā)事件。”

    Thornton一直致力于古代蛋白的重建，通過基因測序和計算方法在進化樹中追溯過去，就像一次“時空旅行”.他推斷古代蛋白的可能序列，通過生化方法進行合成，并將其引入***生物研究它們的功能。

    Thornton等人之前證實，現(xiàn)代蛋白的進化依賴于許可性突變的出現(xiàn)，但沒人知道許可性突變是不是只有一種可能。為此Thornton和俄勒岡大學的Michael Harms博士合作對GR進行了研究。他們重建了存在于四億五千萬年前的古代GR,那時它還沒有進化出對皮質(zhì)醇的敏感性。

    研究人員發(fā)現(xiàn)，拋開許可性突變只引入功能性突變，古代GR就不能進化成現(xiàn)在的樣子。隨后，他們構建了數(shù)百萬個古代GR的基因拷貝，并向每個拷貝引入隨機突變，模擬進化中的各種可能。他們還設計了基因工程酵母，這些酵母只有在出現(xiàn)功能性GR時才能生長。研究人員將各種突變GR引入這種酵母，一旦出現(xiàn)任何許可性突變，GR功能就能恢復，允許酵母生長。研究顯示，除了現(xiàn)實中的兩種許可性突變，其他突變都不能恢復GR的功能。

    研究人員深入解析了突變對古代蛋白的結(jié)構影響，找到了許可性突變?nèi)绱撕币姷脑颉＿@樣的突變必須滿足三個條件：必須穩(wěn)定蛋白結(jié)構中的特定區(qū)域，在功能性構象之間維持正確的能量平衡，并且能夠與原始結(jié)構和衍生結(jié)構都兼容。很少有突變能符合這么嚴格的限制條件。

    這項研究有助于人們進一步理解蛋白功能的進化過程。“能夠直接研究可變歷史事件是很令人興奮的，”Thornton說。“如果進化史重來一遍，結(jié)果很可能是完全不同的。對于細胞的生化系統(tǒng)來說，不可預測的遺傳學事件，在開啟一扇進化之門的同時，也關閉了其他的可能。”