一项新研究挑战基因随机突变理论

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新华社北京1月15日电(记者张莹)长期以来,基因突变的随机性一直是生物演化理论的基础,然而这个生物学经典观点受到一项新研究的挑战。

来自美国加利福尼亚大学戴维斯分校和德国马克斯・普朗克发育生物学研究所的研究人员日前在英国《自然》杂志上发表论文说,他们通过拟南芥实验发现,基因突变并非是随机的,而是以某种对植物有益的方式进行。这一新发现可能会从根本上改变人们对进化的理解,有望帮助科学家培育出更具优良性状的作物,甚至帮助人类开发对抗癌症等疾病的新疗法。

一项新研究挑战基因随机突变理论插图

图为2018年9月14日在中科院植物生理生态研究所实验室里拍摄的拟南芥。新华社记者 张建松 摄

基因突变是指DNA(脱氧核糖核酸)发生了无法修复的碱基对组成或顺序改变。现有理论认为,最初的基因突变是随机的,自然选择决定了能够在生物体中观察到哪些突变。

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这一国际团队在实验室中培育拟南芥并对其进行DNA测序,以发现其突变是否存在深层次规律性。

相比人类基因组由30亿个碱基对组成,拟南芥基因组仅包含1.2亿个碱基对,被认为是理想的遗传实验模型植物。

研究团队发现,拟南芥基因组存在低突变率区域,并且这些低突变率区域出现了生存必需基因的过度表达,例如参与细胞生长的基因。在这些低突变率区域,基因的突变率降低50%以上,生存必需基因突变率甚至下降三分之二。

研究人员解释说,基因组中这些真正重要的区域对新突变的有害影响也很敏感,因此DNA损伤修复在这些区域特别有效。

研究人员还发现,DNA被不同类型蛋白质包裹的方式可以很好地预测基因是否会发生突变,这意味着可以预测哪些基因比其他基因更有可能发生突变。

论文通讯作者、德国马克斯・普朗克发育生物学研究所科学主任德特勒夫・魏格尔表示:“这种植物(拟南芥)已进化出一种方法来保护它最重要的地方不受突变影响……这令人兴奋,因为我们甚至可以利用这些发现来思考如何保护人类基因免于突变。”

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