在达尔文

达尔文的自然选择理论解释了种群中优势性状的出现——比如长颈鹿的长脖子可以让它们够到竞争对手够不到的树叶。然而，这一理论并没有解释单个个体如何适应新的压力条件。Yoav Soen教授和他在生物分子科学系的团队提出了一个新的概念解决方案，解释了时间序列的半随机调整如何在个人水平上有助于生存。这种适应被称为“适应性即兴”，不一定是遗传的，也不是基于个体之间的竞争。

适应性即兴是一种组织原则，它提供了一种强大的新方法来理解发生在每个个体内部的日常低风险进化，无论这个个体是一个细胞、一株植物，甚至是一个人。

这一原理的一个关键要素由与以色列理工学院Naama Brenner教授合作开发的理论模型证明，该模型最近发表在《自然通讯》上。这个模型提供了一个数学概念证明，一个复杂的系统，比如一个细胞，可以通过随机探索来确定一个新问题的解决方案。由于潜在变化的数量是天文数字，目前尚不清楚这种随机探索如何能够足够全面地找到有益的解决方案，特别是在没有“学习”算法为首选变化方向提供建议的情况下。根据Soen教授的说法，秘密——至少在一定程度上——在于网络的总体结构。

为了本研究的目的，一个有益的解决方案被定义为一个由系统的初始属性无法满足的新需求所产生的压力的缓解。基于自适应即兴模型的计算机模拟确定了在个人内部发生这种压力缓解的两个关键要求。

首先，必须有少量控制大量下游节点的监管“枢纽”。其次，监管中心应该有自我监管的能力。值得注意的是，这两种预测特征都被发现是基因调控网络的标志属性。

虽然目前的研究涉及到单细胞的适应，但Soen教授的方法同样适用于整个植物和动物的终身适应过程。

对老对手的新见解

Soen教授指出，一些适应性变化——例如那些影响肠道微生物组中不同类型细菌的相对平衡的变化——可以传递给下一代。这与法国生物学家让-巴蒂斯特·拉马克(Jean-Baptiste Lamarck)的理论相吻合。拉马克认为，个体能够适应不断变化的环境，并将这种适应性遗传给后代。

“虽然拉马克的观点被达尔文的理论所取代，但最近的发现使研究人员重新考虑拉马克理论遗传环境诱导性状的可能性，”Soen教授说。“既然拉马克的适应指的是个体，适应性即兴可能是‘缺失的一环’，它将我们对进化的理解扩展到个体的层面。群体通过自然选择来适应，而个体则通过自然即兴发挥来适应。”

Yoav Soen教授得到了Leona M.和Harry B. Helmsley慈善信托基金、Karen Mashkin博士、Irving和Dorothy Rom慈善信托基金以及Gabriella Schmidt遗产的支持。