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研究:DNA突变的随机性比我们想象的要小

2022-01-13 17:44:26
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机会在进化中起着重要作用。传统观念认为,DNA突变会在生物体的基因组中随机出现,如果这些新特征恰好有助于生物体的生存和繁殖,那么这些突变就会传给下一代人。在足够长的时间内,这些性状可以成为一个群体或物种的特征。

但基因组中DNA突变的位置是否有规律可循?为了进行调查,来自加州大学戴维斯分校和马克斯-普朗克研究所的研究人员在实验室中种植了数百种羽衣甘蓝植物,然后对其基因组进行测序并比较了DNA突变发生的位置--似乎出现了一种非随机的模式。

“我们一直认为突变在整个基因组中基本上是随机的,”该研究的主要作者Grey Monroe说道,“事实证明,突变是非常非随机的,且是以有利于植物的方式非随机的。这是对突变的一种全新的思考方式。”

通过在受控的实验室条件下种植植物,该团队试图消除自然选择的非随机影响,确保通常不会在现实世界中生存的植物不会被任何负面突变所淘汰。

在数百个植物基因组中,研究小组发现了超过一百万个突变,它们似乎集中在基因组的某些部分。这留下了突变率一直很低的斑块,低至其他区域的三分之一。当科学家们检查哪些基因位于这些斑块中时,他们发现了大量的基本基因,包括那些参与细胞生长和基因表达的基因。

“这些是基因组中真正重要的区域,”Monroe说道,“在生物学上最重要的区域是那些被保护免受突变的区域。”

耐人寻味的是,这些区域似乎也有更强的DNA损伤修复机制,这表明有一种强化的方法来确保这些关键序列保持功能。

这项研究的资深作者Detlef Weigel说道:“植物已经进化出一种方法来保护其最重要的地方免受突变。这很令人兴奋,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不受突变的影响。”

这项新研究增加了越来越多的工作,其加深了人们对DNA突变在进化中的作用的理解。2014年的一项研究发现,突变更频繁地发生在重复序列附近,而2019年的另一项研究发现了重组位点的突变热点,即来自每个父母的染色体配对的地方。

这项新研究的研究人员称,这项工作最终可能导致在工程上改进更好的作物,甚至控制由DNA突变引起的人类疾病,如某些类型的癌症。但在这些领域的任何应用无疑都是遥遥无期的。

责任编辑:bH_0412

关键词: 科学探索 研究:DNA突变的随机性比我们想象的要小 cnBeta

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