30多萬種形形色色的開花植物,，其演化多樣性可能很早之前就飛速發(fā)展了,。來自美國賓州大學(xué)的C.  de  Pamphilis教授聯(lián)合諸多科學(xué)家,，發(fā)現(xiàn)植物的基因組早在幾億年前就起源了,，比我們估計的早了2億年。



研究還認(rèn)為,，2億年前的植物基因多樣性大爆發(fā)可能為以后開花植物的多樣性起了鋪墊作用。研究小組為我們提供了豐富的基因數(shù)據(jù)和準(zhǔn)確的演化時間表,，這些資源可能改變生物學(xué)家對植物演化,，特別是開花植物演化的看法。這項成果將發(fā)表在《自然》雜志上,。



“我們起初做了相當(dāng)詳盡的基因組探究工作,，材料包括9種已知的植物基因組和數(shù)百萬個開花植物新序列，”de  Pamphilis說,。“可以肯定的是,，在開花植物的歷*，發(fā)生了一個或數(shù)個重大突變,，并為它們?nèi)蘸蟮亩鄻有宰隽虽亯|,。更值得注目的是，這些重大變化是由同一機(jī)制引起的,，并非個別因素,。”



分析過了基因組的證據(jù)后，研究小組又投入研究了多倍性基因突變的兩個實例,，正是多倍性的出現(xiàn)改寫了開花植物演化史,。“多倍性是基因突變的產(chǎn)物，植物獲得了雙倍或多倍的遺傳載體,，”賓州大學(xué)學(xué)生,，研究的*作者Y.Jiao說。“跟脊椎動物不同,，植物基因出現(xiàn)多倍化是不會致命的,，相反還能帶來好處。”,。在傳代過程中,，那些多出來的基因會漸漸消失，然而有些多倍基因會產(chǎn)生新功能,，為其它原有的序列“排憂解難”,，使得整個基因組更有效率、更精細(xì)化,。



雖然很久以前,，植物基因組開始演化的時候,，多倍現(xiàn)象就已經(jīng)產(chǎn)生了，但生物學(xué)家們認(rèn)為開花植物的多倍性在1.2-1.5億年前才逐漸出現(xiàn),。實際上,，有跡象表明開花植物多倍性比我們估計的更早。研究小組發(fā)現(xiàn)了兩個遠(yuǎn)古時期植物基因組的重大事件：其一是3.2億年前種子植物祖先的多倍現(xiàn)象,，其二則是1.92-2.1億年前被子植物的多倍現(xiàn)象,，這幾乎比我們以前估測的早了2億年。



De  Pamphilis教授認(rèn)為,，這幾次多倍現(xiàn)象可能推動了植物基因組的“文藝復(fù)興”,，現(xiàn)在萬紫千紅的植物世界就是很好的證明。“數(shù)億年前的多倍化使得植物基因組精彩紛呈,，被子植物們抓住了機(jī)會,，變得如此豐茂和精美。”他的研究團(tuán)隊目前已經(jīng)能追蹤被子植物關(guān)鍵基因的演化了,。“這些新基因,，有的能帶來實實在在的革新，zui終成為調(diào)節(jié)花朵發(fā)育的*,。如果沒有多倍化,，就沒有新基因，開花植物就不會像今天這樣繁榮興盛,。”他總結(jié)道,。



兩次多倍現(xiàn)象帶來的好處并不止這些。擁有了多倍基因組,，被子植物還能夠克服惡劣環(huán)境,，甚至戰(zhàn)勝集群滅絕，這是一個優(yōu)勢,。例如,，在那場白堊紀(jì)末的滅絕事件中，產(chǎn)生了多倍現(xiàn)象的多個被子植物類群都得以幸存,，但大量其它動植物都永遠(yuǎn)消亡了,。



“*，達(dá)爾文將被子植物化石記錄中表現(xiàn)出來的快速分異現(xiàn)象稱作‘討厭之謎’,，現(xiàn)在我們終于一步步揭開了它,，”de  Pamphilis說。“我們從前說,，大部分被子植物都得益于遠(yuǎn)古時代的基因多倍現(xiàn)象?，F(xiàn)在通過追本溯源，我們有信心承認(rèn)，所有的被子植物都來源于基因多倍化,，這幾次多倍化現(xiàn)象可稱作開花植物的‘宇宙大爆炸’”,。