机械行业门户
机械行业门户
基尔进化中心的新研究表明，体细胞基因变异在进化适应机制中所起的作用比以前认为的更大。
一个物种内遗传信息的变异性是其个体生物不同个体特征表达的核心基础。它决定了表型，例如，外部形状或抗病性如何单独发展。同时，种群内的遗传变异允许物种进化适应，例如在不断变化的环境中。在有性生殖过程中，大多数遗传变异是通过新的遗传信息组合出现的，这一过程称为重组。在这里，雌性个体和雄性个体的基因被分离并在产生的后代中重组。这种机制确保了后代中几乎无限的组合可能性。
然而，对于长期无性繁殖的生物体，即在没有重组的情况下，物种适应性的这种解释达到了极限。海洋生境中的许多进化古老的生物，如珊瑚或海草等，如果能最佳地适应其环境，就必须以其他方式改变其遗传信息，因为它们通过形成最初在遗传上完全相同的克隆来繁殖。它们主要通过所谓的体细胞突变实现遗传变异，即有性生殖中生殖系外的身体组织中的自发遗传变化，后者指的是细胞从受精卵细胞发育为完整的有机体。然而，在目前的理论中，体细胞遗传变异仍然常常被视为进化的死胡同，因为某些生物体中的体细胞基因变化无法传递给后代。在更复杂的生物体中，如人类，这种基因变化通常会导致衰老过程或疾病，例如肿瘤的形成。基尔进化中心（KEC）和基尔大学研究训练小组（RTG）翻译进化研究（Transavo）的研究人员现在提出了一个扩展的遗传变异性概念，该概念与这一观点相矛盾，并比以前更加关注体细胞突变。
基尔GEOMAR Helmholtz海洋研究中心海洋生态学教授兼KEC和RTG Transavo成员Thorsten Reusch解释说：“在此过程中，有益的基因变化不仅可以无性遗传给克隆后代，还可以进入植物和珊瑚等简单无脊椎动物的种系。”。在最近发表在《生态学趋势》杂志上的一篇前瞻性论文中；他与来自美国和英国的同事一起指出，为了更准确地理解遗传变异性及其对进化的影响，必须考虑体细胞基因组的变化。这也对个体的定义产生了影响：如果同一克隆的后代在基因上彼此不同，他们也可以实现生物个体的所有特征。例如，这些因素包括代谢独立性、遗传独特性及其特征的遗传力。
基因镶嵌允许进化适应
基于先前研究中广泛的基因组分析，研究团队分析了体细胞遗传变异对自然选择过程的影响。它有利于某些有利的遗传变异和由此产生的有机体特征，这些特征是其适应性所必需的，并且可以在世代中占优势。在当前进化理论的意义上，这确保了最适合其环境的生物体的生存。许多海洋生物，例如非常不同的生物，如珊瑚或海草，还有陆地上的真菌，通过形成克隆繁殖。在这个过程中，他们也经常表现出不同的生命阶段，有着非常不同的形状和生活方式。例如，这些阶段或模块通过出芽或从原始生物体分裂而产生，并独立于有性生殖而发生。现在的一个关键发现是，遗传漂变也发生在多细胞生物体内。这就是研究人员所说的某些基因变异频率的随机变化。由于在克隆生物中，只有少数体细胞形成了新后代的起源，因此产生了所谓的进化瓶颈，随后迅速导致后代之间的遗传差异，并随着时间的推移而积累。然后，自然选择确保具有有利遗传变异的个体能够占上风，并在克隆繁殖的情况下适应变化的环境条件。这是可能的，因为模块化生物的遗传信息，形象地说，由原始和新获得的基因组成。“此外，体细胞基因的变化将进入有性生殖周期，因此也会影响许多非克隆生物的遗传多样性。因此，模块化物种，如海草或珊瑚，总的来说比目前通常假设的进化途径更为广泛，”Reusch说。
进化论的范式转换
随着这一扩展的概念越来越多地得到基因组数据的证实，Reusch和他的同事提出了进化理论的范式转变，认识到选择在多个层次上对模块化物种的影响。“有性繁殖及其对群体遗传学的影响是合成进化理论的核心。然而，将其视为遗传变异起源的唯一基础并不能公正地解释地球上多细胞生物的大部分。”“体细胞进化植根于有性生殖，需要更好地融入大量克隆物种的群体遗传学理论，包括植物、真菌和基础动物，”他总结道。
在未来的实验研究中，基尔大学的科学家们现在希望探索，除其他外，体细胞遗传变异对不同生物体适应度的可能影响，并确定在这个过程中各自的选择过程是如何详细发生的。因此，KEC的新视角工作展示了基础研究、概念工作和转化为应用的工作是如何理想地相互丰富的。总的来说，基尔大学的研究人员除了将进化概念转化为应用之外，还希望从整体上扩展对进化的理论和概念理解。
郑重声明：图文由自媒体作者发布，我们尊重原作版权，但因数量庞大无法逐一核实，图片与文字所有方如有疑问可与我们联系，核实后我们将予以删除。