揭示野生植物的突變速率：館藏植物被賦予新的生機
儘管擬南芥貌不驚人，但卻是一種成功的外來物種。它在登陸美國僅數百年之後，就已經遍布美國大陸了。
日前，通過分析一種「搭便車」的雜草（擬南芥），德國圖賓根馬克斯·普朗克發育生物學研究所的科學家們首次揭示了野生植物的突變速率。他們比較了100個古代和現代擬南芥的基因組，以精確測定它們在自然界中進化的速率。科學家們預計，擬南芥在新大陸已存在超過200年了。通過兩種不同的方法，科學家們得出了同樣的結果——擬南芥是在1600年左右，由到達美國東海岸的歐洲人引入的。
出於對擬南芥基因組的了解，科學家們主要對北美的樣本進行了研究。他們通過比較100個完整基因組，發現了5000個新突變，其中某些突變可能使擬南芥在進入新環境的過程中具有適應性優勢。擬南芥隨同人類定居者一起遷往內陸，逐漸與歐洲的「祖先」們分道揚鑣。如今，同一遷移路線上的擬南芥樣本的根可以快速生長以及深入土壤的特徵，或許正是它在「搭便車」旅行中形成適應性的證據。
論文的第一作者Moises Exposito-Alonso說：「通過收集並分析不同時期取樣的物種樣本，可以使我們觀察到『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（其中1990年前的樣本來自於博物館收藏的乾燥植物）。150年前保存下來的植物可以顯示出它們在那一時期的進化程度，而現在的植物也在持續進化之中。通過比較不同時期擬南芥的基因組，科學家們得以計算出擬南芥每年的突變次數。反過來，科學家們又推斷出，擬南芥的最後一個共同先祖存在的時間是16世紀末或17世紀初。巧合的是，在這一時期，大批歐洲人正乘船從歐洲出發前往美洲。這一結果令人大跌眼鏡，根據之前的估計（未利用植物標本的遺傳信息），擬南芥是在19世紀時才進入美洲的。
HPG1樣品的地理位置和時間分布
擬南芥並非一種有害的雜草，但通過分析它的案例，有助於揭示外來物種入侵新環境能力背後的基本的生物進化過程。尤其值得注意的是，擬南芥還部分解開了「基因入侵悖論」的秘密——這種情況多發生於具有低遺傳多樣性的「殖民者」在新環境中取得驚人成功的故事中。
為了確定新突變的影響，科學家們在實驗室中培育了擬南芥，以確定生長的差異性。結果發現，在過去400年里出現的一些突變，在「殖民」新環境的過程中逐漸成為了優勢。「這出乎我們的意料，因為科學定理告訴大家，進化通常是在緩慢的速度下實現的。」研究主管Hernan Burbano說。Exposito分析道：「對於植物和動物來說，準確的進化速度將是重建其進化歷史的基礎，並幫助我們預測出新的有利性狀。我們的研究表明，植物標本室和動物標本或可成為未來遺傳學的一個新分支」。
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編譯：雷鑫宇 責編：朱凡
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