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新研究挑战DNA随机突变进化理论

2022-01-14 08:29 科技日报 次阅读

根据美国加州大学戴维斯分校和德国马克斯普朗克发育生物学研究所开展的一项新研究,拟南芥可能是理解和预测DNA突变的关键。这一发表在12日《自然》杂志上的新发现,将从根本上改变人们对进化的理解,有朝一日或可帮助研究人员培育出更好的作物,甚至帮助人类对抗癌症。

  当DNA受损且未修复时,就会发生突变,从而产生新的变异。论文第一作者、加州大学戴维斯分校植物科学系助理教授格雷·门罗说:“我们一直认为突变在基因组中基本上是随机的。事实证明,突变是非常非随机的,而且在某种程度上对植物有益。这是一种全新的思考突变的方式。”

  研究人员花了3年时间对数百种拟南芥的DNA进行测序。作为遗传学模式生物的拟南芥是一种小型开花杂草,被认为是“植物中的实验鼠”。其相对较小的基因组,包含约1.2亿个碱基对。相比之下,人类大约有30亿个碱基对。

  马克斯普朗克研究所研究人员在受保护的实验室环境中种植标本,这使得在自然界中可能无法生存的具有缺陷的植物能够在受控空间中生存。

  对数百种拟南芥植物的测序揭示了超过100万个突变。在这些突变中,揭示了与预期相反的一种非随机模式。

  研究发现了非随机且具有低突变率的基因组斑块。在这些斑块中,他们惊讶地发现一种必需基因的过度表达,例如那些参与细胞生长和基因表达的基因。

  研究人员表示,这些是基因组中真正重要的区域,在生物学上最重要的区域就是那些受到保护免于突变的区域。这些区域对新突变的有害影响也很敏感。因此,DNA损伤修复似乎在这些区域特别有效。

  研究发现,DNA包裹在不同类型蛋白质上的方式可很好地预测基因是否会发生突变。研究人员表示,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。

  这些发现也为达尔文自然选择进化理论增添了一个令人惊讶的转折,因为它揭示了植物已经进化到通过保护其基因免受突变以确保生存。研究人员称,利用这些发现可思考如何保护人类基因免受突变。

  总编辑圈点

  了解植物DNA突变,是植物分子生物学基础研究的极好手段,明确为什么基因组的某些区域比其他区域突变更多,可帮助依赖遗传变异的育种者们培育出更好的作物。同时,科学家们还可以利用这些信息,有效地预测或开发出疾病新疗法,尤其是针对由突变引起的癌症等顽疾。因此我们才说,这不仅是植物育种的重要成果,更是人类医疗事业的福音。

初审:卢佳良

复审:马林虹

终审:刘新

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