哈佛大学研究员约翰·凯恩斯于1987年在《自然》杂志上发表的一篇极具煽动性的报告。在这份报告中,凯恩斯重新提到了让拉马克蒙受不白之冤的获得性遗传理论。凯恩斯对大肠埃希氏菌,也就是为人类宿主和其他宿主所熟知的大肠杆菌进行了研究。
大肠杆菌是人体消化的主力军,它们可以有许多不同种类的变体,不同的大肠杆菌对“口味”也会有不同的偏好,比如其中有一种大肠杆菌就不能自然消化牛奶中的乳糖。对于这些细菌来说,没有什么威胁或者进化压力会比“饥饿”更巨大、更严重的了。基于大肠杆菌的这种特性,在培养乳糖消化存在缺陷的大肠杆菌的实验中,凯恩斯剥夺了这些刻意回避牛奶的大肠杆菌接触其他任何食物的机会,而将乳糖作为其唯一的营养源。
结果,这些大肠杆菌通过突变使自己克服“乳糖不耐症”的速度远远超出了预期。凯恩斯的研究结果显示,这些细菌的基因转座似乎只针对其基因组中特定的区域,而这些区域发生的突变最有可能对它们有利。最终凯恩斯得出的结论是,大肠杆菌首先会对突变进行“选择”,然后再将它们获得的乳糖消化能力传递给连续世代的细菌。
在一篇近乎“进化异端邪说”的声明中,他写道,大肠杆菌“可以对它们应该产生的突变进行选择”,并且可能“具有一种获得性遗传的机制”。他直言不讳地提出了获得性遗传的可能性。从那以后,研究人员为了证明、反驳或者仅仅为了解释凯恩斯的研究成果,纷纷投入了到培养皿实验中。在凯恩斯的报告发表一年之后,罗切斯特大学的科学家巴里·霍尔通过研究认为,细菌快速适应乳糖营养环境的能力是由突变率大幅增加引起的。霍尔将这种突变称为“超变”,据他介绍,“超变”帮助细菌产生其生存所必需的突变的速度要比一般的突变快大约1亿倍。
1997年,其他相关研究进一步提升了“超变”理论的可信度。当这种大肠杆菌缺乏正常的“饮食”而被乳糖包围时,其突变率会明显增加。这些研究报告指出,整个细菌基因组上的突变率都在上升——包括整个基因组中不同区域所发生的多种不同的突变,不仅仅是凯恩斯所观察到的大肠杆菌中那些为了克服“乳糖不耐症”而发生的突变。
虽然这些研究人员报告的突变范围要大于凯恩斯所记录的范围,但是突变率的总体增加也表明,当常规的基因编程欠佳时,基因组有能力依照需求安排突变的发生。法国国家健康和医学研究院的研究人员伊万·马泰及其所带领的研究团队,对来自世界各地的数百种细菌进行了研究,他们发现,当处于压力之下时,这些细菌的突变也会随之进入“超光速推进状态”。尽管相关的证据越来越多,但是“超变”是否真实存在尚无定论。