Nature解析分子进化遗传学

　　

生物通报道  来自西班牙基因组调控中心和庞培法布拉大学的一个科学家小组研究了长期分子进化的效应，生成的研究结果表明在不同的物种中大多数氨基酸置换具有不同的适应性影响（fitness effects）。这是一个重要的突破，研究数据表明遗传背景决定了一种修饰，作为蛋白质水平上调控进化的主要因子，是有利、有害或是无关紧要的。研究论文发表在《自然》（Nature）杂志上。

领导这一科学家小组是西班牙基因组调控中心进化基因组学主任Fyodor Kondrashov教授。Kondrashov教授主要工作是利用计算机来分析大量实验数据以了解不同基因版本产生的机制。他研究从鱼、鸟到人类等生物体的基因组，调查基因变异与进化的速度、影响和机制。在以往的研究中，他发现在一种生物体中引起疾病的突变，在另一种生物体中可能是无害的，并一直试图解析这些差异背后的分子细节。

大多数科学家们认为短期内一个基因有两个相同的拷贝对于一个生物体的生物学没有影响。然而Kondrashov教授一直认为这样的复制对于一种生物体更有可能是有益或有害的。这一理论现在在最新的研究中得到了证实，科学家们将来自不同进化背景物种的16种蛋白质，每种蛋白质的至少1000种同源物进行了多种对比。

研究决定分子进化速度和模式的因子一直处在进化生物学的前沿。许多研究将焦点放在选择与遗传漂变（genetic drift）对氨基酸置换固定的影响上。科学家们现在确定选择和遗传漂变在进化过程中均促成了相当部分的氨基酸置换。

分子进化研究并非是一个新的研究领域。事实上，它在20世纪早期以“比较生物化学”作为开始。然而，到上世纪60-70年代在分子生物学出现后，分子进化才获得承认，70年代后，核酸测序使得分子进化超越蛋白质进入到高度保守核糖体RNA序列，是生命早期历史再概念化的基础。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Epistasis as the primary factor in molecular evolution

The main forces directing long-term molecular evolution remain obscure. A sizable fraction of amino-acid substitutions seem to be fixed by positive selection1, 2, 3, 4, but it is unclear to what degree long-term protein evolution is constrained by epistasis, that is, instances when substitutions that are accepted in one genotype are deleterious in another. Here we obtain a quantitative estimate of the prevalence of epistasis in long-term protein evolution by relating data on amino-acid usage in 14 organelle proteins and 2 nuclear-encoded proteins to their rates of short-term evolution. We studied multiple alignments of at least 1,000 orthologues for each of these 16 proteins from species from a diverse phylogenetic background and found that an average site contained approximately eight different amino acids.