科學家為植物創造「進化觀察」

科學家為植物創造「進化觀察」。

科學家們將博物館的植物收藏品作為「進化觀察」的新生命

馬克斯·普朗克發育生物學研究所的科學家們利用一種搭便車的雜草，首次揭示了野生植物生長的突變率。

他們比較了100個具有歷史意義和現代的微小植物擬南芥的基因組，以精確地測量它在自然界中進化的速率。最古老的植物，保存在植物標本室里，是從1863年開始的。在這個時候，科學家們估計這個物種已經超過200年了。兩種不同的方法得出了同樣的結果，阿拉伯芥是在1600年左右到達美國東海岸的歐洲人引入的。幾乎可以肯定的是，它是偶然引進的，也許是歐洲人的靴子，或者是與可食用植物的種子混合在一起的。

研究小組關注的是來自北美的樣本，因為他們知道，擬南芥的一個特定的基因家族非常普遍，因此有機會觀察新獲得的突變。100個完整基因組的比較揭示了5000個新的突變，其中一些突變可能使植物在其新環境的殖民過程中具有適應性優勢。該植物與人類定居者一起遷往內陸，逐漸與起源的歐洲祖先分道揚鑣。今天沿著同一條道路的物種的樣本顯示了越來越深且快速增長的根，也許是它在搭便車旅行中適應的證據。

《公共科學圖書館·遺傳學》雜誌的第一作者Moises Exposito-Alonso說:「從歷史上不同時期取樣的入侵物種的收集，使我們能夠觀察到『活』的進化過程。」

他們對植物學家在1863年至2006年間收集的100株植物的基因組進行了測序。1990年以前的所有樣品都來自於博物館收集的乾燥植物。最古老的乾枯的植物，在150年前被保存下來，顯示了它們在那時已經進化了多少。最年輕的植物繼續變化和進化。通過比較不同時期不同的植物的基因組，科學家們計算出植物每年獲得多少突變。

這反過來使團隊推斷出最後的共同祖先血統必須住在16或17世紀初,與很多人的時間搭船來自歐洲,特別是英國南部,法國和荷蘭的西海岸。這是非常令人驚訝的，因為先前的估計，並沒有利用乾燥的植物標本的遺傳信息，表明殖民擬南芥的植物僅僅在19世紀才到達。

擬南芥並不是一種有害的雜草，但這些發現有助於揭示入侵物種入侵新環境的能力背後的一些基本進化過程。特別是，他們解開了「入侵基因悖論」的一些秘密。這種情況發生在一個具有低遺傳多樣性的殖民者在新環境中取得了驚人的成功。

為了確定新突變的影響，科學家們在實驗室中培育了一些植物，以確定生長的差異。這些差異被發現的事實表明，在過去的400年里出現的一些突變在殖民化過程中獲得了優勢。

「我們非常驚訝，因為科學的教條表明進化通常以更慢的速度發展，」這項研究的主管Hernan Burbano說。

「對於植物和動物來說，準確的進化速度將是重建它們過去歷史的基礎，並預測出新的有利性狀的機會。」我們的研究結果表明，植物標本室和動物標本可以成為未來遺傳學的一個新的分支。

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