Science：是基因编辑，还是自然突变？

冷泉港实验室的一位植物遗传学家和计算生物学家联手破译了西红柿自然和工程突变的不可预测性。他们发现，一些突变组合的行为符合预期，而另一些则更加不稳定。他们的工作可能有助于科学家在进化和基因组编辑的混乱中找到一些秩序。

　　

数万年来，进化通过自然突变塑造了番茄。然后，人类出现了。几个世纪以来，我们一直在培育和挑选具有我们喜欢的性状的番茄。今天，CRISPR基因组编辑使我们能够制造新的作物突变，从而进一步改善性状。然而，个体突变，无论是自然变异的还是工程变异的，都不能单独起作用。每一种基因都在成千上万个所谓的“背景”突变中起作用。这些变化是进化和农业历史的产物。如果仅仅一个突变就能极大地改变工程突变的预期结果呢？

现在，冷泉港实验室(CSHL)的一位植物遗传学家和一位计算科学家合作，探索自然和CRISPR突变下植物育种的可预测性到底有多高。为此，他们将进化时钟拨回。

CSHL教授和HHMI研究员Zachary Lippman和副教授David McCandlish想知道不同的自然和工程突变是否会对番茄大小产生相似的影响，这取决于另外两种基因突变的存在。利用CRISPR技术，他们在SlCLV3基因中制造了一系列突变。(这种基因的自然突变可以增加果实的大小)，然后，他们将这些突变与SlCLV3基因中的其他突变结合起来。

他们总共创造了46个具有不同突变组合的番茄品系。他们发现，当某些其他突变同时存在时，SlCLV3突变会产生更可预测的影响。一个基因的突变会产生可预测的番茄大小变化，而另一个基因的突变会产生随机结果。值得注意的是，最有益的影响是几千年前出现的两个突变，它们是番茄驯化的核心基因。

McCandlish和Lippman的新研究可能会帮助我们更好地理解基因的可预测性。但有一件事是肯定的。在引入新的作物突变时，环境很重要。Lippman解释道:

基因组编辑是一种快速为消费者带来好处的方法，具有更好的味道、营养。问题是它的可预测性有多大。

Lippman和McCandlish的研究表明，背景突变的作用需要重新评估。“随着我们开始制造更多高度工程化的生物体，这个领域将不得不努力解决这个问题，一旦你开始制造10到20个突变，出现意外结果的可能性就会增加。”

进化论已经被分成了许多分支，其中许多我们还在学习。植物遗传学和计算生物学提供了两种解读文本的方法。Lippman和McCandlish希望他们的合作解释将有助于科学应对挑战。展望未来，它还可能帮助人类调整作物以满足不断变化的社会需求。

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Idiosyncratic and dose-dependent epistasis drives variation in tomato fruit size