科技日?qǐng)?bào)記者 張夢(mèng)然
根據(jù)美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分校和德國(guó)馬克斯普朗克發(fā)育生物學(xué)研究所開(kāi)展的一項(xiàng)新研究，擬南芥可能是理解和預(yù)測(cè)DNA突變的關(guān)鍵。這一發(fā)表在12日《自然》雜志上的新發(fā)現(xiàn)，將從根本上改變?nèi)藗儗?duì)進(jìn)化的理解，有朝一日或可幫助研究人員培育出更好的作物，甚至幫助人類(lèi)對(duì)抗癌癥。
當(dāng)DNA受損且未修復(fù)時(shí)，就會(huì)發(fā)生突變，從而產(chǎn)生新的變異。論文第一作者、加州大學(xué)戴維斯分校植物科學(xué)系助理教授格雷·門(mén)羅說(shuō)：“我們一直認(rèn)為突變?cè)诨蚪M中基本上是隨機(jī)的。事實(shí)證明，突變是非常非隨機(jī)的，而且在某種程度上對(duì)植物有益。這是一種全新的思考突變的方式。”
研究人員花了3年時(shí)間對(duì)數(shù)百種擬南芥的DNA進(jìn)行測(cè)序。作為遺傳學(xué)模式生物的擬南芥是一種小型開(kāi)花雜草，被認(rèn)為是“植物中的實(shí)驗(yàn)鼠”。其相對(duì)較小的基因組，包含約1.2億個(gè)堿基對(duì)。相比之下，人類(lèi)大約有30億個(gè)堿基對(duì)。
馬克斯普朗克研究所研究人員在受保護(hù)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中種植標(biāo)本，這使得在自然界中可能無(wú)法生存的具有缺陷的植物能夠在受控空間中生存。
對(duì)數(shù)百種擬南芥植物的測(cè)序揭示了超過(guò)100萬(wàn)個(gè)突變。在這些突變中，揭示了與預(yù)期相反的一種非隨機(jī)模式。
研究發(fā)現(xiàn)了非隨機(jī)且具有低突變率的基因組斑塊。在這些斑塊中，他們驚訝地發(fā)現(xiàn)一種必需基因的過(guò)度表達(dá)，例如那些參與細(xì)胞生長(zhǎng)和基因表達(dá)的基因。
研究人員表示，這些是基因組中真正重要的區(qū)域，在生物學(xué)上最重要的區(qū)域就是那些受到保護(hù)免于突變的區(qū)域。這些區(qū)域?qū)π峦蛔兊挠泻τ绊懸埠苊舾?。因此，DNA損傷修復(fù)似乎在這些區(qū)域特別有效。
研究發(fā)現(xiàn)，DNA包裹在不同類(lèi)型蛋白質(zhì)上的方式可很好地預(yù)測(cè)基因是否會(huì)發(fā)生突變。研究人員表示，這意味著可以預(yù)測(cè)哪些基因比其他基因更有可能發(fā)生突變。
這些發(fā)現(xiàn)也為達(dá)爾文自然選擇進(jìn)化理論增添了一個(gè)令人驚訝的轉(zhuǎn)折，因?yàn)樗沂玖酥参镆呀?jīng)進(jìn)化到通過(guò)保護(hù)其基因免受突變以確保生存。研究人員稱(chēng)，利用這些發(fā)現(xiàn)可思考如何保護(hù)人類(lèi)基因免受突變。
總編輯圈點(diǎn)
了解植物DNA突變，是植物分子生物學(xué)基礎(chǔ)研究的極好手段，明確為什么基因組的某些區(qū)域比其他區(qū)域突變更多，可幫助依賴(lài)遺傳變異的育種者們培育出更好的作物。同時(shí)，科學(xué)家們還可以利用這些信息，更好地預(yù)測(cè)或開(kāi)發(fā)出疾病新療法，尤其是針對(duì)由突變引起的癌癥等頑疾。因此我們才說(shuō)，這不僅是植物育種的重要成果，更是人類(lèi)醫(yī)療事業(yè)的福音。
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