“分享就是关爱——大自然正在为重大生物问题找到聪明的解决方案吗？
根据诺丁汉大学专家的新研究，一种植物物种可能通过‘分享’预先适应的基因版本来拯救另一种濒临灭绝的物种。
这些发现对我们理解物种如何适应气候波动和其他环境挑战具有非常重要的意义。
在《物种间引入介导整个基因组复制适应》一文中，发表于《自然通讯》杂志上，科学家们发现两种罕见野生植物物种发生了自然杂交，其中一种可能通过转移预适应的基因变种，拯救另一种免于早期灭绝。
整个基因组复制(WGD)发生在生命的所有王国中，在植物中最为普遍。它可能发生在一种名为‘减数分裂’的性细胞分裂过程中，而且在我们食用的一些作物中很常见，包括小麦、苹果、香蕉、燕麦、草莓、糖和如菜花的十字花科植物。它也可能发生在最具侵略性的癌症中，并与癌症进展有关，因此理解稳态基因组复制的因素以及基因组倍增族群如何进化是很重要的。
Yant博士继续道：“WGD是一个剧烈的事件：从减数分裂到转录等核心过程必须立即适应WGD。通常这是无法控制的，导致快速灭绝，但是偶尔会有一个充满希望的怪胎出现，可能带来巨大的好处。”
通过一个进化生物信息学方法，团队对欧洲30个不同种群的92个野生植物阿拉伯芥和蓝芥的整个基因组进行了测序和分析。在早期的研究中，他们发现具有自然倍增‘超基因组’的野生植物在适应气候波动和恶劣环境方面处于领先位置。
在这项最新研究中，团队发现一系列相互作用的基因变体被分为两个协作阵营：一个源自阿拉伯芥背景，另一个显然源自蓝芥。在基因组复制之后，这两个年轻的WGD谱系相遇并共享了这些特殊适应的等位基因。
在这次幸运的杂交事件之后，来自双方适应的等位基因迅速在这两个种群中扩散，成为两种物种中的主导基因，编码一组协同作用的蛋白质‘超基团’，稳定了WGD减数分裂。这种生物学成就尤其令人印象深刻，因为在WGD后，突然有两倍的染色体出现，需要进行复杂的减数分裂过程，而且在分离成性细胞或配子时，不能形成纠缠或断裂。
Yant博士表示：“了解基因组如何容忍这些核心基因变体的交换，然后自然进化细胞的其余机制以适应基本过程的新变化，可能具有巨大的影响——例如，可能帮助我们研发耐温未来作物，这是我们在日益加剧的气候危机中必不可少的需求。”这篇论文的完整副本可以在这里找到。
这项工作得到了欧盟在2020年地平线计划下的一项重要研究资助，并由诺丁汉大学牵头进行。它由英国和欧洲各实验室（诺丁汉大学，布拉格查理大学，以及莱斯特和爱丁堡大学）的合作网络开展。
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有关更多信息，请联系Levi Yant（邮箱：levi.yant@nottingham.ac.uk）
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