為什麼有些物種能在大規模滅絕中倖存?”全基因組複製”可能是秘密所在
遺傳學家對鱘魚和槳魚的古代歷史有了一個重大發現,這對我們理解進化有著深遠的影響。他們在這些物種的共同祖先中發現了一個以前隱藏的”全基因組複製”(WGD)的實例,這一事件似乎促進了遺傳變異,這可能在大約2億年前的一次嚴重的大規模滅絕事件中提供了優勢。
這一重大發現暗示了在整個地球動蕩的歷史中,在環境劇烈動蕩的時期之前,其他物種中可能存在許多未被發現的共享WGD。
這項研究由都柏林三一學院遺傳學和微生物學學院的Aoife McLysaght教授和Anthony Redmond博士領導,剛剛發表在國際領先期刊《自然通訊》上。
Aoife McLysaght教授說:”全基因組複製和它聽起來一模一樣–這是一個迷人的進化事件,整個基因組被複製和粘貼,從而使一個物種突然擁有兩倍於它之前的遺傳物質。而大多數物種,像我們一樣,都是’二倍體’–擁有成對的染色體,來自父母各一條–在全基因組複製之後,所有的東西都有四個副本。這實際上為突變–和進化–的發生提供了大量的原材料。最終,一個物種的基因組將通過一個被稱為再二倍體化的過程恢復到典型的對。”
“我們知道全基因組複製和再二倍體化已經有很長一段時間了,但新的和令人興奮的是,我們的研究已經表明,該過程的第二部分完成的時間非常重要。在這種情況下,它需要很長很長的時間–長到一些基因複制似乎是特定物種的,發生在兩個物種在生命樹上分道揚鑣之後。”
“因此,在物種分離之前發生的古老的原始全基因組複製直到現在才被錯過。我們相信同樣的事情可能發生在許多其他物種系中,鑑於它產生了幫助物種在大規模滅絕中生存的基因組條件的可能性,這一點很重要。”
從遺傳學上看,鱘魚和槳魚顯示了共享和非共享基因複制的證據,這些基因複製本身來自古老的WGD,當時間戳到剛剛超過2.5億年前時,它就在二疊紀-三疊紀大滅絕之前,那次大滅絕消滅了所有生物的一半以上的家族。
這似乎增加了理論的分量,即WGD事件為物種提供了更多的進化畫布;更多的遺傳物質意味著在一定時間內有更多的變異能力,這反過來又增加了一些賦予優勢的機會,以應對困難或變化的環境條件。在2億年前與三疊紀-侏羅紀大滅絕相重疊的再二倍體化時期,這些肯定是存在的。
Anthony Redmond博士說:”多個全基因組複製事件在我們古老的早期脊椎動物祖先中發生,這些事件塑造了我們現代人類基因組的面貌。這一發現令人振奮,因為除了照亮鱘魚和槳魚的基因組進化之外,它們還提供了一個比較快照,說明我們早期脊椎動物祖先的基因組和復制的基因在這些複製事件之後是如何進化的。”