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      中外科學家揭示生命演化動力之謎——

      動物繁殖能力影響世代間基因突變率

      發布時間:2023-03-03來源:光明日報作者:張蕾10

      “不同物種DNA突變速率不同,繁殖能力差異是重要原因”——中外科學家團隊通過跨物種比較分析,揭示了不同物種胚系突變率差異的根本原因和演化規律。相關研究成果3月2日凌晨發表在國際頂級學術期刊《自然》(Nature)上。

      作為遺傳多樣性的最終來源和演化的重要驅動力,DNA突變是演化生物學和醫學基因組學的重點關注對象。生物的后代產生與父母不同的新性狀,根本原因在于生殖細胞的DNA突變導致代際間的基因組產生差異。而在不同物種中,這種代際間新發突變產生的頻率并不相同,其原因一直困擾著生物學家。

      通過對哺乳動物、鳥類、爬行類和魚類等68種脊椎動物323個家系的高深度基因組進行測序分析,研究人員準確測量了每個物種新生突變的發生率?!安煌锓N每一代生殖細胞產生的突變率相差可達40倍——平均而言,爬行動物和鳥類每一代的突變率高于哺乳動物和魚類?!闭撐牡谝蛔髡?、來自丹麥哥本哈根大學的露西·伯杰龍(Lucie Bergeron)博士介紹,考慮到這些物種間生活史特征的巨大差異,40倍并不算非常大——“這說明引發生殖細胞的DNA變異,脊椎動物的機制比較相似”。

      生物學界的“雄性驅動演化”假說認為,在哺乳動物和鳥類中,雄性生殖細胞分裂的次數要比雌性多得多,這導致胚系突變率在同一物種不同性別之間出現偏差?!盎蛘哒f,你產生的新變異主要來自父親的基因組發生突變,但父母雙方分別貢獻了多大比例,我們知之甚少?!闭撐耐ㄓ嵶髡?、浙江大學生命演化研究中心教授張國捷表示,團隊在該問題上獲得了更全面的認識,并對相關理論提出補充——“鳥類后代中新出現的突變,大約75%來自父親生殖細胞的變異;在哺乳動物中,這一比例大約是67%;而在魚類和爬行類動物中,雌雄雙方對后代新生變異的貢獻接近一致”。

      分析物種間生活史特征的差異對突變率的影響后,研究人員發現,物種的性成熟年齡越早,或者每一代的后代數目越多,生殖細胞的每一代突變率就越低。在人工飼養的動物中,由于適合生育的生殖年齡降低,馴化品種相對于野生物種在生殖細胞中具有更高的年均突變率。此外,他們還證明了遺傳漂變對物種胚系突變率也存在影響,即物種的有效種群規模越大,每一代新突變的產生速率就越低。

      胚系突變是物種演化的源頭動力,突變率大小影響物種的演化潛力,對物種產生新的性狀具有重要影響?!拔覀兊难芯勘砻?,突變率本身同其他生物性狀一樣,在不同物種間存在差異,同時在宏觀演化過程中也會受到其他生物性狀的影響?!睆垏輳娬{。


      《光明日報》2023年3月2日14版


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