达尔文的《物种起源》即将迎来150周年纪念。长期以来，基于达尔文进化理论的重要性，人们期望能在实验室重现达尔文进化现象（比如在试管中进行分子反应等），从而更快更好地理解自然界的进化，但是往往由于操作费时费力而难以达到实验目的。令人惊喜的是，最近美国科学家利用一张小小的芯片，在分子水平上成功显示出达尔文进化中自然进化现象。

 

来自美国斯克利普斯研究院的研究人员设计了一套实验系统，结合运用计算机自动化控制技术和微流控芯片技术，检测RNA类酶的进化特征。研究中使用的RNA类酶是I类RNA连接酶的子代，它可以将含有启动子的寡核苷酸底物连接到自己身上。在反应体系中同时有逆转录酶和T7 RNA聚合酶。反应初始，通过随机突变（易错PCR）得到众多RNA类酶的突变体。这些RNA类酶突变体混合物和底物（含有启动子的寡核苷酸链）通过微流控技术混合，随后连接底物的RNA类酶在一定条件下进行自我扩增。当扩增到一定数目时，将反应产物的1/10分离出来，再进行随机突变，并将产物继续与逐步降低浓度的底物混合、反应。不断重复至数百次，在这个过程中，随着RNA类酶突变位点的积累，那些最能有效和底物连接的RNA类酶突变体在产物“群体”中占据主导地位并最终被保留下来。

 

最后，研究结果获得的一种RNA类酶的突变体累积了11个突变点，在固定条件控制（选择压力）下其底物利用率上升了90倍。这类RNA类酶的进化几乎完美地再现了达尔文的自然进化现象，结合计算机和微流控技术，在小小的芯片上演绎达尔文进化理论将不是难事。

 

原文链接：http://biology.plosjournals.org/perlserv/?request=get-document&doi=10.1371/journal.pbio.0060085 （杜亮/编译）