花卉的突然进化变化
当查尔斯·达尔文首次通过自然选择编纂进化论时，他认为这是一个渐进的过程。他在开创性著作《物种起源》中写道，在时间之手标志着岁月的漫长之前，我们没有看到这些缓慢的变化。
但达尔文没有全貌。加州大学圣巴巴拉分校生态学、进化和海洋生物学系教授斯科特·霍奇斯说，进化不一定像达尔文提议的那样进行所有这些小变化。
Hodges、博士生Zachary Cabin和他们的同事刚刚发现了一个突然进化变化的案例。在《当前生物学》杂志上，科学家描述了失去花瓣的哥伦布种群，包括特有的花蜜刺。由单个基因突变引起的剧烈变化。这一发现增加了适应可以在大跳跃中发生的想法的分量，而不仅仅是在更长的时间跨度内缓慢前进。
自进化论提出以来，生物学家一直在争论它是否总是在很长一段时间内以小的渐进步骤发生，还是有时作为突然变化打断的平衡。通常，在短暂的地质时间尺度内会出现巨大的形态变化，中间形式可能没有化石化。然后，问题仍然是，是否在短时间内发生了许多小变化，或者是否可能要造成单一大规模突变。因此，如果研究人员希望建立一个突然变化可以推动进化的案例，他们真的必须抓住发展。
进入科罗拉多蓝色哥伦布。在一个种群中，突变导致许多植物因标志性的花蜜刺而失去花瓣。虽然在哥伦布中并不罕见，但这种无刺激似乎一直存在于这个地区：大约四分之一的植物缺乏独特的特征。
单个基因
该团队研究了植物的基因组，以找到不同寻常形态的来源。他们认为一种基因，APETALA3-3，已知会影响刺激发育。他们发现，这个单一基因控制着花的马刺和蜜腺的整个发育。
首席作者Zachary Cabin说，该基因要么打开，要么关闭，所以你可以得到一个简单的改变。但这种简单的差异导致了形态的根本变化。
单个破碎的基因导致突变植物在没有花瓣或花蜜刺的情况下开花。
如果这些花保存在化石记录中，科学家完全可以将它们分为两个完全不同的属。还有一个令人费解的差距：没有中间形式记录从一种形态到另一种形态的过渡。
Hodges说，这一发现表明，如果涉及正确的基因，进化可以在大跳跃中发生。APETALA3-3告诉发育中的器官成为花瓣。他解释说，当它破裂时，这些指令就不存在了，这导致它发展成一个完全不同的器官，一个萼片。
APETALA3-3是一种家常基因，它指定了整个器官的发育。这些基因之一的突变会对生物体的形态产生巨大影响。例如，一种同源性突变导致苍蝇在应该有触角的地方长出腿。霍奇斯继续说，这种性质的大多数突变都会是这样的，太可怕了。“这只动物没有任何生存的机会。生物学家理查德·戈德施密特称他们为“绝望的怪物”。
但偶尔，这些激进的变化之一可能会在特定环境中提供有益的特征，创造一个“充满希望的怪物”。一个充满希望的怪物将表明，进化可以在单个、大跳跃中进行，支持标点均衡假说。
霍奇斯说，“到目前为止，由于一次基因变化，我们没有一个好例子来说明一个有希望的怪物。”研究人员必须在发生这些突然变化时捕捉它们，否则它们会消失在生物体的基因组中。例如，哥伦布的其他亲属过去失去了花瓣和蜜腺，但现在无法判断这些事件是否一举发生。它在科罗拉多州蓝色哥伦拜恩正在积极发生，这使团队能够确认他们作为一个充满希望的怪物的地位。
Cabin说，我们在合适的时间捕捉到这一点肯定需要一些运气。
令人惊讶的选择
抓住行动的变化也提供了另一个好处：有机会研究工作中的遗传学和选择性压力。
该团队发现了五个版本或等位基因，其中只有一个是带有功能性花蜜刺的花瓣的编码。正如霍奇斯所说，其他四个被打破了。他们还确定，无刺是一种隐性特征。只要植物有一个功能性等位基因的副本，花就会正常发育。但任何两个突变等位基因加在一起都会防止这种情况。Cabin解释说，你可以混合和匹配它们。
该地区约四分之一的科罗拉多州蓝色柱状体表现出刺的隐性特征，这不仅仅是偶然的机会。
在所有种类的柱状体中，都有可能找到没有花蜜刺的罕见个体。但随着科罗拉多州四分之一的人口错过了该特征，Cabin和Hodges知道这不仅仅是偶然发生的。Hodges说，要得到许多这种突变体类型，确实表明有选择以某种方式有利于它，他觉得很奇怪，因为马刺产生的花蜜会吸引植物的授粉者。
霍奇斯对哥伦布非常熟悉，他之前的所有研究表明，花蜜刺对群体很重要。即使结构略有变化，也推动了该属的物种形成和多样化。那么，你怎么能失去你的马刺，仍然受到青睐呢？他问。
吸引授粉者只是导致生殖成功的一个因素。事实证明，突变植物实际上生产的种子比同行多，这让团队非常惊讶。他们开始梳理他们的观察结果，寻找解释。
Cabin回忆说，我们第一次真正意识到这种模式是在回家的路上在机场。当霍奇斯将数据输入计算机时，他正在读取数据。斯科特可以看到模式的发展，因为他面前有所有数据，并且越来越兴奋。
该团队记录了毛毛虫、蚜虫和鹿对不同形态的食草动物。Cabin解释说，毛毛虫和蚜虫的损害可能会阻碍种子生产，而鹿可能会摧毁整个植物。随着数据的积累，出现了一个明显的趋势：鹿和蚜虫更喜欢花蜜刺花。
花卉形态的转变通常由授粉者驱动，但无刺激似乎是由食草剂驱动的。霍奇斯说，自然选择可能来自非常令人惊讶的消息来源。这并不总是你所期望的。
时机合适
现在他们已经确定了他们有希望的怪物，Cabin和Hodges计划调查APETALA3-3周围的DNA，以建立突变可能发生的时间表。当基因首次突变时，植物只有一个染色体受到影响。Hodges解释说，这意味着每个具有这种突变的后代在APETALA3-3周围拥有相同的遗传密码。
然而，染色体偶尔会在称为重组的过程中交换等位基因。通过跟踪不同版本的APETALA3-3周围积累的重组量，科学家可以估计每次突变发生的时间。更多的变化需要更多的时间来积累。这种变化离APETALA3-3本身越接近，自突变首次出现以来，重组事件就越多。
研究人员还想追踪无刺如何在人群中传播。不同的形态确实是杂交的，但遗传证据表明，两组之间的交配较少。科罗拉多州蓝柱可能正在分为不同的物种，特别是因为这两种类型似乎依赖不同的授粉者。Cabin说，“分裂过程会很慢，但有证据表明它可能正在路上。”
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