Nature重磅：改写进化论！DNA突变并不是随机的

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Nature重磅：改写进化论！DNA突变并不是随机的
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来源：医诺维 2022-01-14 08:308 Z. P- h8 L0 {' B! c' B/ H
  DNA突变是指个别脱氧单磷酸核苷残基以至片段DNA在结构、复制或表型功能的异常变化。基因突变的发生和脱氧核糖核酸的复制、DNA损伤修复、癌变和衰老都有关系，基因突变也是生物进化的重要因素之一。一直以来，科学界认为，不论是真核生物还是原核生物的突变，也不论是什么类型的突变，都是随机的。美国加州大学和德国马克斯普朗克发育生物学研究所的研究
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8 P+ d7 ~* o% B8 S- M, K" `DNA突变是指个别脱氧单磷酸核苷残基以至片段DNA在结构、复制或表型功能的异常变化。基因突变的发生和脱氧核糖核酸的复制、DNA损伤修复、癌变和衰老都有关系，基因突变也是生物进化的重要因素之一。5 j  S  q5 S6 v" _. ^
一直以来，科学界认为，不论是真核生物还是原核生物的突变，也不论是什么类型的突变，都是随机的。
( \9 T/ m/ @3 o  C美国加州大学和德国马克斯普朗克发育生物学研究所的研究人员在" Nature "期刊上发表了一篇题为" Mutation bias reflects natural selection in Arabidopsis thaliana "的研究论文。% p; S1 ]4 u: L1 W
该研究表明，DNA突变并不是随机的，研究对数百种拟南芥测序发现了超过100万个突变，发现突变发生在基因组功能受限区域的频率较低。与预期相反，在这些突变中，揭示了一种非随机模式。9 h5 _, K9 u6 r, H! @
这一发现从根本上改变人们对进化的理解，有朝一日或可帮助研究人员培育出更好的作物，甚至帮助人类对抗癌症，是人类医疗事业的福音。5 j& B4 h; z; h8 q9 N2 w* f+ z
当DNA受损且未修复时，就会发生突变，从而产生新的变异。为了弄清楚突变是随机的还是更深层次的，研究人员花了3年时间对数百种拟南芥的DNA进行测序。
; c3 X+ J$ i+ @$ \拟南芥，作为遗传学模式生物，是一种小型开花杂草，被认为是“植物中的实验鼠”。拟南芥的基因组包含约1.2亿个碱基对。相比之下，人类大约有30亿个碱基对。
8 N# u. v2 {; B* F9 u在马克斯普朗克研究所，研究人员在受保护的实验室环境中培养拟南芥标本，这使得在自然界中可能无法生存的具有缺陷的植物能够在受控空间中生存。
/ G% o: J4 N+ [研究人员对这数百种拟南芥测序，发现了超过100万个突变。与预期相反，在这些突变中，揭示了一种非随机模式。
- l2 G/ k% A8 X0 D# O研究人员表示，乍一看，我们的发现与初始突变完全是随机的相矛盾，自然选择决定在生物体的突变。
7 X& k- o7 r- F5 H9 @然而，该研究发现了非随机且具有低突变率的基因组斑块，这些斑块的突变率比其他区域低三分之一。当研究人员检查哪些基因位于这些斑块中时，发现了大量的必需基因，包括那些参与细胞生长和基因表达的基因。' e" }; X: X" v; @; a2 c3 j' e
研究人员表示，这些是基因组中真正重要的区域，在生物学上最重要的区域就是那些受到保护免于突变的区域，这些区域对新突变的有害影响也很敏感。因此，DNA损伤修复在这些区域特别有效。
4 |. o9 x) l- m4 ^1 [% n此外，研究人员还发现，DNA包裹在不同类型蛋白质上的方式可很好地预测基因是否会发生突变，这意味着可以预测哪些基因比其他基因更有可能发生突变。, W- q, D9 `% O& I
这些发现挑战了达尔文的自然选择进化理论，因为它揭示了植物为了生存，已经进化出一种方法来保护其最重要的地方免受突变。这也意味着DNA突变并不是随机的。
) j: y6 l8 j5 C6 r, J* `0 ^" u研究人员表示，我们可以利用这些发现来思考如何保护人类基因免受突变。2 J5 ~: G5 J/ h  {1 S  F0 T9 D
总之，该研究从根本上改变了我们对进化的理解，如果理解了为什么基因组的某些区域比其他区域突变更多，可以帮助依赖遗传变异的育种者培育出更好的作物。科学家们还可以利用这些信息更好地预测或开发针对由突变引起的癌症等疾病的新疗法。(生物谷Bioon.com）
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