根據加利福尼亞大學戴維斯分校和德國馬克斯·普朗克發育生物學研究所的新研究，一種簡單的路邊野草可能是理解和預測DNA突變的關鍵。發表在《自然》雜誌上的這一發現從根本上改變了我們對進化的理解，有朝一日可以幫助研究人員培育出更好的農作物，甚至幫助人類對抗癌症。
當DNA被破壞而未被修復時就會發生突變，產生新的變異。科學家們想知道突變是純粹的隨機性還是更深層次的東西。他們的發現是出乎意料的。
加州大學戴維斯分校植物科學系助理教授格雷-門羅說：”我們一直認為突變在整個基因組中基本上是隨機的，他是該論文的主要作者。”事實證明，突變是非常非隨機的，而且是以有利於植物的方式非隨機的。這是對突變的一種全新的思考方式”。
研究人員花了三年時間對數以百計的擬南芥（或稱羽衣甘藍）的DNA進行測序，這是一種小型開花雜草，被認為是”植物中的實驗室老鼠”，因為它的基因組相對較小，包括大約1.2億個鹼基對。相比之下，人類大約有30億個鹼基對。工作開始於馬克斯-普朗克研究所，研究人員在一個受保護的實驗室環境中種植標本，這使得在自然界中可能無法存活的有缺陷的植物能夠在一個受控空間中存活。
科學家對這些數以百計的擬南芥植物進行測序，發現了超過100萬個變異。在這些突變中，發現了一種非隨機的模式，與預期的情況相反。即初始突變完全是隨機的，只有自然選擇才能決定在生物體內觀察到哪些突變。他們沒有發現隨機性，而是發現了基因組中具有低突變率的斑塊。在這些斑塊中，他們驚訝地發現了基本基因的過度代表，例如那些參與細胞生長和基因表達的基因。這些是基因組中真正重要的區域。在生物學上最重要的區域是被保護免受突變的區域。這些區域對新突變的有害影響也很敏感。因此，DNA損傷修復似乎在這些區域特別有效。
科學家們發現，DNA被包裹在不同類型的蛋白質上的方式是預測一個基因是否會發生突變的好方法。這意味着可以預測哪些基因比其他基因更有可能發生突變。這些發現為查爾斯-達爾文的自然選擇進化理論增加了一個令人驚訝的轉折，因為它揭示了植物已經進化到保護其基因不發生突變以確保生存。
知道為什麼基因組的一些區域比其他區域突變得更多，可以幫助那些依靠基因變異來開發更好的作物的育種者。科學家們還可以利用這些信息更好地預測或開發新的治療方法，以治療由變異引起的癌症等疾病。