Science：突變的利弊由誰定？
日期：2013-06-17 09:50:30
來自內(nèi)布拉斯加大學(xué)的一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，一個(gè)特定的突變影響是好或是壞，通常由與它相關(guān)聯(lián)的其他突變所決定。研究結(jié)果表明，遺傳環(huán)境是決定突變是否有利于它們進(jìn)化命運(yùn)的最重要因素。這些研究發(fā)現(xiàn)在線發(fā)表在6月14日的《科學(xué)》（Science）雜志上。
根據(jù)傳統(tǒng)的生物學(xué)觀點(diǎn)，新突變的進(jìn)化命運(yùn)取決于它們對(duì)繁殖成功（reproductive success）的影響是好，是壞，或是與之不相關(guān)，這是進(jìn)化生物學(xué)的一個(gè)重要原理。這一觀點(diǎn)的核心是：“好”的突變總是好的，可促進(jìn)繁殖成功；而“壞”的突變則總是壞的，很快就會(huì)被淘汰出基因庫。
然而，由內(nèi)布拉斯加大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)家Jay Storz領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，一個(gè)特定的基因是好是壞往往是由其他與之相關(guān)聯(lián)的突變所決定。換句話說，遺傳進(jìn)化取決于遺傳環(huán)境。
在這篇Science新論文中，Storz與同事們報(bào)告說，當(dāng)一個(gè)突變與某些突變組合時(shí)它可能是有益的，而當(dāng)相同的突變發(fā)生于其他的組合時(shí)，它對(duì)生物體可能是有害的。
在新研究中，研究人員對(duì)改變血紅蛋白功能的一些突變進(jìn)行了研究。生理學(xué)家們?cè)缇椭溃S多的高海拔動(dòng)物進(jìn)化出了具有高氧親和力的血紅蛋白，這些蛋白能夠提高稀薄空氣中的氧攝取。Storz研究小組在較早期針對(duì)高低海拔北美鹿鼠群的研究中發(fā)現(xiàn)，高海拔的鹿鼠進(jìn)化出了氧親和力增高的血紅蛋白，這一差異是由于血紅蛋白12個(gè)不同位點(diǎn)的遺傳變異組合效應(yīng)所導(dǎo)致。
研究人員采用一種蛋白質(zhì)工程技術(shù)，以所有可能的多位點(diǎn)組合，合成出了包含每一個(gè)自然發(fā)生突變的血紅蛋白。
“通過檢測(cè)這些工程血紅蛋白的氧結(jié)合特性，我們發(fā)現(xiàn)相同的單個(gè)突變?cè)谀承┙M合中提高了氧親和力，而在另一些組合中降低了氧親和力。它們的效應(yīng)完全取決于遺傳環(huán)境，”Storz說。
“我們獲得的一個(gè)重要啟示是，如果突變之間存在相互作用，那么一些進(jìn)化突變信號(hào)通路有可能相比于其他的更容易利用。一個(gè)新突變的進(jìn)化命運(yùn)關(guān)鍵取決于已經(jīng)存在哪些其他的突變。突變發(fā)生的順序決定了進(jìn)化更有可能追隨在某些信號(hào)通路之后，其原因在于某些互作可能是負(fù)向的，而另一些互作可能是正向的。這些互作效應(yīng)的類型決定了哪些突變信號(hào)通路開放和并為進(jìn)化所利用。
