基因組復(fù)制推動了物種的進化

許多野生和栽培植物通過兩種物種的組合而產(chǎn)生。這些所謂的多倍體物種的基因組通常由四個染色體組成 - 每個親本物種的雙重集合 - 因此具有與原始物種一樣多的基因的兩倍。大約50年前，進化生物學(xué)家推測這一過程推動了進化，導(dǎo)致了新的物種。然而，由于這種基因組的大小和復(fù)雜性，在遺傳水平上證明這一理論一直很困難。

由蘇黎世大學(xué)(UZH)進化生物學(xué)和環(huán)境研究系的Timothy Paape和Kentaro Shimizu領(lǐng)導(dǎo)的國際研究小組現(xiàn)已提供了該理論的實驗證實。為此，來自瑞士和日本的科學(xué)家使用了擬南芥屬植物物種擬南芥(Arabidopsis kamchatica)，它是搖滾樂屬的一部分。他們對來自世界各地的25個多倍體物種的基因組以及其親本物種的18個個體進行了測序，以研究其天然遺傳多樣性。

擬南芥(Arabidopsis kamchatica)通過兩種親本物種A. halleri和A. lyrata在65,000至145,000年前的自然雜交而產(chǎn)生。有4.5億個堿基對，其基因組對于多倍體植物來說有點小，但仍然非常復(fù)雜。利用最先進的測序方法和技術(shù)以及生物信息學(xué)工具，研究人員能夠確定植物個體的基因序列。

由于大量的遺傳信息，A。kamchatica能夠更好地適應(yīng)新的環(huán)境條件。“通過這些結(jié)果，我們在分子遺傳水平上證明了基因組重復(fù)可以對生物的適應(yīng)性產(chǎn)生積極影響，”植物科學(xué)家Timothy Paape說。多個基因拷貝使植物能夠在保留重要基因的原始拷貝的同時呈現(xiàn)有利的突變。

與其親本植物相比，雙基因組對A. kamchatica的有用性可見于其在低海拔和高海拔的更廣泛的分布。其棲息地范圍從臺灣，日本和俄羅斯遠東到阿拉斯加和美國太平洋西北地區(qū)。“了解基因組和進化背景也有助于我們了解遺傳多樣性如何使植物適應(yīng)不斷變化的環(huán)境條件，”Kentaro Shimizu說。最近發(fā)表的研究得到了蘇黎世大學(xué)從基因組到生態(tài)系統(tǒng)的大學(xué)研究優(yōu)先計劃行動演變的支持。

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