根據德國圖賓根馬克斯-普朗克生物研究所和美國加州大學戴維斯分校的一項新研究，DNA的突變並不像以前認為的那樣隨機發生。這些發現有可能極大地改變研究人員對進化的看法。這些見解具有深遠的意義，從更好地了解作物馴化到預測癌症的突變情況等。
當DNA受損且未修復時發生的突變是進化的主要“燃料”。達爾文進化論的一個核心假設是，它們是隨機產生的，只有自然選擇才能決定在進化過程中哪些基因變化更快，哪些更慢。這一核心假設現在已經被顛覆。
加州大學戴維斯分校植物科學系助理教授、該論文第一作者 Gray Monroe 說：“我們總是認為突變的出現完全是整個基因組的偶然性。現在發現，突變的模式不僅是非常非隨機的，而且是以有利於植物的方式非隨機的。”
馬克斯-普朗克生物研究所的科學主任、該研究的資深作者Detlef Weigel評論說：“這是一個關於突變和進化方式的全新視角。”
保護具有有害突變的植物
研究人員將廣泛分佈的雜草擬南芥的標本種植在一個遮蔽的實驗室環境中，在那裡所有的植物，包括有有害突變的植物，都可以繁殖。這種有害的突變通常會很快被自然界中普遍存在的選擇壓力所消除，因此在它們被觀察到之前就已經消失。通過分析數以百計的實驗室種植的植物的基因組，科學家可以在突變出現時識別出成千上萬的突變。
複雜的統計分析顯示，這些突變決不是像研究人員預期的那樣隨機分佈在基因組中。相反，他們發現了基因組中突變很少的區域，而其他區域的突變則更為普遍。在那些突變較少的區域，每個細胞都需要的基因，因此對每個植物的生存都是必不可少的，這些基因的代表性大大增加。“這些是基因組中對新突變的有害影響最敏感的區域，”Weigel說，“因此DNA損傷修復似乎在這些區域特別有效。 這就好像進化是在用裝好的骰子玩耍–它將損害最重要基因的風險降到最低。”
經典進化論的新視角
科學家們發現，DNA在細胞核中被包裹的不同類型的蛋白質與突變的出現高度相關。Monroe說：“這給了我們一個很好的想法，這樣我們就可以預測哪些基因比其他基因更可能發生突變。”
Weigel強調，從經典的進化理論來看，這些結果是完全出乎意料的：“人們早就知道，在進化過程中，基因組的某些區域比其他區域積累了更多的變異。”他解釋說：“乍一看，我們發現的情況似乎與公認的智慧相矛盾，即這只是反映了自然選擇在實際觀察到突變之前就將其去除。然而，儘管典型的基因組中突變分佈不均，但重要區域並非完全沒有突變，因此這些區域也可以進化，儘管速度比基因組的其他部分慢。”
未來在育種和醫學研究中的用途
“植物已經進化出一種方法來保護其最重要的基因免受突變，”Monroe說。“這很令人興奮，因為我們甚至可以利用這些發現來思考如何保護人類基因不受突變影響。 在未來，人們可能會用它們來預測哪些基因是育種的最佳目標，因為它們進化得很快，或者哪些基因最有可能在人類中引起疾病。”