《Nature》雜志的一項(xiàng)新研究表明，大量基因塊——即插即用的遺傳方式——可能在進(jìn)化適應(yīng)中扮演著更大的角色,。

   生物學(xué)家在野生向日葵種群中鑒定出37種 “超基因”，發(fā)現(xiàn)它們控制著對適應(yīng)當(dāng)?shù)厣澈苤匾囊幌盗行誀畹哪K化轉(zhuǎn)移,。包括種子大小,、開花時(shí)間，以及抵御環(huán)境壓力的能力,，如干旱或有限的養(yǎng)分供應(yīng)等,。

 “我們非常驚訝，”不列顛哥倫比亞大學(xué)（UBC）遺傳學(xué)家Marco Todesco說,。“個(gè)別超基因控制適應(yīng)性特征的案例以前也有報(bào)道,，但目前還不清楚它們是規(guī)則還是少數(shù)奇怪的例外。研究發(fā)現(xiàn),，超基因在適應(yīng)過程中有著廣泛的作用,，而且可能是非常巨大的。”

   研究中發(fā)現(xiàn)的大的超基因由超過1億個(gè)堿基對（比許多人類染色體都大）和1819個(gè)基因組成,。

   這項(xiàng)研究有助于解決達(dá)爾文的自然選擇理論尚未解答的一個(gè)問題,，即生活在一起并相互交配的生物群體如何仍然能夠適應(yīng)*的特性并分化成不同的物種。

 “初,，進(jìn)化生物學(xué)家認(rèn)為,，種群間的地理隔離是它們分化為生態(tài)種族或獨(dú)立物種所必需的，”UBC進(jìn)化生物學(xué)家Loren Rieseberg說,。“但近的研究表明,，并肩生存的種群能夠而且確實(shí)能夠分化。”

 “控制這種分化的性狀通常作為超基因一起遺傳,，盡管與附近的不適應(yīng)群體進(jìn)行了基因交換,。在許多情況下，植物能夠通過從已經(jīng)適應(yīng)的相關(guān)物種中借用一兩個(gè)超基因來適應(yīng)新的環(huán)境,。”

   例如,，在墨西哥灣沿岸平原和海岸沙丘都生長向日葵，后者必需適應(yīng)德克薩斯屏障島,，一個(gè)3000萬堿基對長的超基因控制了這些向日葵長達(dá)兩個(gè)半月以上的開花時(shí)間差異,，在屏障島種群中發(fā)現(xiàn)的這種超基因的早期開花版本初來自普通向日葵,。

   在某些情況下,，超基因的供體物種可能會(huì)滅絕。“我們認(rèn)為可能發(fā)生的是,，一個(gè)物種來到一個(gè)新的棲息地,，'竊取'本地相關(guān)物種的適應(yīng)性超基因,，然后取代該物種，”Todesco說,。“我們可以稱之為‘幽靈的超基因’,，你能看見一種已經(jīng)不復(fù)存在的物種的揮之不去的貢獻(xiàn)。”

   由于它們的多樣性和適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力,，野生向日葵已經(jīng)成為進(jìn)化研究的模式系統(tǒng),。

   研究人員對三種野生向日葵超過1500多株植物的基因組進(jìn)行了測序：普通向日葵（Helianthus annuus）、草原向日葵（Helianthus petiolaris）,、銀葉向日葵（Helianthus argophyllu）,。然后，他們研究了遺傳變異與80多種性狀之間的關(guān)系,，這些性狀是在植物生長過程中所監(jiān)測到的,，同時(shí)也觀察了它們與原產(chǎn)地土壤和氣候的關(guān)系。這一結(jié)果是迄今為止規(guī)模大,、全面的證明,，結(jié)構(gòu)變異——染色體結(jié)構(gòu)的重排，特別是大規(guī)模地創(chuàng)建了在適應(yīng)和物種形成中起著基礎(chǔ)性和廣泛作用的超基因,。

   除了超基因外,，這項(xiàng)研究還發(fā)現(xiàn)了許多獨(dú)立的基因，這些基因似乎能抵抗野生向日葵所面臨的環(huán)境壓力,，包括干旱,、高溫和低營養(yǎng)脅迫。這些獨(dú)立的基因?qū)τ谙蛉湛N家來說是無價(jià)的,，因?yàn)榕嘤龅钠贩N能夠承受未來氣候變化下預(yù)測的更的生長條件,。從農(nóng)業(yè)角度來看，它們比超級基因更具靈活性,。

   Todesco說：“因?yàn)樗鼈兪且粋€(gè)整體,，在栽培的向日葵中引入一個(gè)超基因，就意味著既繼承了與之相關(guān)的有益和有害的性狀,。雖然超基因包含一些在農(nóng)業(yè)環(huán)境中可能有益的基因,，但它們也包含數(shù)百個(gè)其他基因，其中一些可能對作物沒有那么大的益處,。例如,，降低產(chǎn)量或改變種子含油量。”

             ------ 文章摘自 生物通 ------