三篇Science解开达尔文的“恼人之谜”

　　

生物通报道：开乳白色小花的无油樟（Amborella trichopoda），是与地球上第一批开花植物亲缘最近的灌木。现在科学家们解码了无油樟的基因组，展现了帮助开花植物出现并征服世界的遗传学改变。这一发生在一亿六千万年前的进化大爆炸，被达尔文称为“恼人之谜”（abominable mystery）。

无油樟只生长在New Caledonian岛上，自成一目、一科、一属，它的一切都令植物学家着迷。“从动植物演化的角度看，它就相当于鸭嘴兽和单孔目动物，”无油樟基因组计划的领导者之一，宾州大学的植物进化生物学家Claude dePamphilis说。

研究人员利用罗氏454、Illumina和Sanger BAC-end测序数据，构建了无油樟的基因组草图。日前，这一计划的成果以三篇文章的形式，发表在十二月十九日的Science杂志上。

鸭嘴兽基因组为人们提供了哺乳动物出现的线索。同样，无油樟基因组也能帮助人们理解，开花植物（或被子植物）是怎样通过进化与裸子植物分开的。

许多被子植物都是多倍体，举例来说，马铃薯每条染色体存在两到六个拷贝。早在2011年，dePamphilis领导的研究就曾利用有限的遗传学数据预言，开花植物的祖先出现了基因组倍增，形成了多倍体。现在，研究人员将无油樟的基因组与其他植物进行比较，证实了古老的基因组倍增现象。研究显示，无油樟的基因组倍增，先于其他所有多倍体。

DePamphilis指出，开花植物的出现和扩展，可能就是由基因组倍增驱动的。基因组倍增为基因提供了额外的拷贝，赋予了更多的进化可能，有助于新功能的出现。

研究人员通过无油樟基因组分析指出，在被子植物与裸子植物分开时出现的一系列基因，可以解释花的起源。研究显示，在与开花有关的基因中，有四分之一是裸子植物不具备的，另外四分之三存在于裸子植物和被子植物的共同祖先。这项研究也为开花植物的其他特征（如复杂的种子、花香等）提供了进化线索。

British Columbia大学的植物分子遗传学家Keith Adams认为，基因组倍增帮助开花植物演化 “是一个有趣的假说，尽管难以进行证明。”不过，植物学家可以将无油樟基因组作为参照，在其他植物（包括农作物）中鉴定和研究基因家族。

DePamphilis的研究团队还分析了无油樟的遗传多样性，鉴定了四个不同的群体。他指出，鉴于这种植物非常特殊，保护其现存多样性非常重要。

 

（生物通编辑：叶予）

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