本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
擬南芥（擬南芥屬 thaliana）擁有植物界最小的基因組之一，並且由於其相對較短的密碼而成為世界各地實驗室的寵兒。這種不起眼的雜草於2000年首次完成測序，其基因組中只有 1.2 億個鹼基對（相比之下，人類約有 29 億個），但它仍然蘊藏著大量的遺傳奧秘。
一項新的研究揭示了該植物跨世代發生的自發突變率——這一發現可能有助於闡明植物的進化歷史和未來選擇育種的努力。
關於支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保未來能夠持續產出關於塑造我們當今世界的發現和想法的有影響力的報道。
“雖然基因組突變的長期影響已被充分理解，但我們並不知道新突變最初發生的頻率，”德國馬克斯·普朗克研究所所長兼該研究的合著者德特勒夫·魏格爾在一份準備好的宣告中說道，該研究於週四在科學雜誌線上發表。
該小組研究了五個不同植物品系在 30 代中的基因變化。在仔細比較每個完整基因組後，他們發現每個品系中只有大約 20 個鹼基對發生了突變。
印第安納大學布盧明頓分校生物學系的邁克爾·林奇和該研究的合作者在一份宣告中表示：“因此，基因組中任何字母在單代中發生變化的機率約為 1.4 億分之一。”
定位這些少量突變需要一些高通量測序。“只有藉助允許我們在極短時間內以高精度篩選整個基因組的新方法，才有可能找出基因組發生變化的位置，”魏格爾說。儘管擁有新的測序能力，該團隊仍然重新檢查了每個字母的位置 30 次，以確保對疑似突變進行準確評估。隨著高通量測序變得更加普及，研究人員應該能夠進行更多的突變率研究。例如，密歇根州立大學正在進行的一項追蹤大腸桿菌進化變化的研究，已經分析了超過 40,000 代細菌的數百個突變。
新的發現可能不僅僅是一個簡單的驚人數字。這項研究表明，突變以大致相同的速率發生在整個基因組中，而不僅僅是在特定部分。這可能有助於解釋為什麼用單基因靶向除草劑來控制某些植物的努力通常只是短暫的成功。這也應該讓那些正在尋找方法來改良作物的研究人員感到鼓舞——使作物更耐旱或產量更高——因為他們知道這些突變可能已經發生。但是，為了真正加快許多作物的戰略育種，完整的基因組測序，正如最近對玉米完成的測序一樣，對於為園藝學家提供不同性狀的基因圖譜至關重要。
該小組還能夠利用這些發現來回溯擬南芥的遺傳歷史。此前，研究人員推測它及其最親近的親戚擬南芥大約在五百萬年前分裂。新的遺傳資料表明，分歧至少發生在兩千萬年前。
儘管這些結果來自一種不起眼的芥菜親戚，但這些資料也可能對理解人類基因變化具有啟示意義。
“如果將我們的發現應用於人類，那麼我們每個人都會有大約 60 個我們父母身上沒有的新突變，”魏格爾說。 一項發表在八月份的《當代生物學》上的研究估計，每個人大約有 100 到 200 個新的突變。無論確切數字是多少，當分佈在約 60 億人身上時，適度的突變率都會產生巨大的影響。即使自然選擇通常似乎在一個相對緩慢的時間尺度上起作用，但由於存在如此多的突變，大自然可以一直在檢驗新的組合。“所有在基因上可能的事情都在很短的時間內被測試，”林奇說。
圖片由維基共享資源/Suisetz 提供
