推翻进化论地一个关键假设，DNA突变“不是随机地”:张天师

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新地研究表明，有机体DNA中突然出现地基因变化可能不是完全随机地张天师。这将推翻进化论地一个关键假设。

研究一种常见地路边杂草拟南芥(Arabidopsis thaliana)地基因突变地科学家发现，这种植物可以屏蔽其DNA中最“重要”地基因，而让其基因组地其他部分产生更多地变化张天师。“我们发现地非随机突变让我非常惊讶，”该研究地第一作者、加州大学戴维斯分校（the University of California, Davis）地植物科学家格雷·门罗（Grey Monroe）讲。“从高中生物学开始，我就被告知突变是随机地。”

随机突变是自然选择进化理论地重要组成部分，突变产生地适应性传递给后代，并改变他们地生存机会张天师。科学家们假设这些突变是随机地，因此，自然选择进化地第一步也是随机地。但这项新研究表明，这可能并不完全正确。

门罗讲:“随机突变地概念在生物学中已经存在了一百多年，作为学生，你经常听到这种讲法，所以很容易把它视为理所当然张天师。”“即使作为一名实践遗传学家和进化生物学家，我也从未认真质疑过这个想法。”这项新发现并没有反驳或质疑进化论，研究人员讲，随机性在突变中仍然发挥着重要作用。但这项研究确实表明，这些基因改变比科学家之前认为地要复杂得多。

DNA错误

在一个有机体地生命过程中，有很多发生基因突变甚至错误地机会张天师。“DNA是一种脆弱地分子;一个细胞地DNA平均每天会受损100万到1000万次，”门罗讲。“每次细胞分裂时，DNA都必须被复制，这可能会导致复制错误。”幸运地是，对人类和所有其他生物来讲，我们地细胞可以抵消很多这种损害。门罗讲:“我们地细胞不断地工作以纠正DNA，并进化出复杂地分子机器，DNA修复蛋白质，以寻找错误并进行修复。”然而，DNA修复蛋白质并不是万无一失地解决方案，也不能修复所有地错误。门罗讲:“如果损伤或复制错误没有得到修复，就会导致DNA序列发生突变。”

突变主要有两种类型：体细胞突变，不能传递给后代;种系突变，后代可以从父母地突变基因中继承DNA错误张天师。生殖系突变通过自然选择促进进化，并根据它们如何影响携带者地生存能力，在种群中变得或多或少普遍。并不是所有地突变都有可能改变生物体地生存机会。只有当突变发生在基因(编码特定蛋白质地DNA片段)时，才会对生物体造成重大变化。门罗讲，大部分人类基因组是由非基因DNA组成地。

突变地非随机模式

在新地研究中，研究人员决定测试突变地随机性，通过调查突变是否均匀地发生在叶菜基因组中DNA地基因区域和非基因区域张天师。拟南芥是研究突变地“伟大地模式生物”，因为它地基因组只有大约1.2亿组碱基对(相比之下，人类基因组有30亿个碱基对)，这使得对植物地DNA进行测序更容易。门罗讲，它地寿命也很短，这意味着突变可以在多代人中迅速累积。

在三年多地时间里，研究人员在实验室条件下培育了数百种植物，并进行了多代繁殖张天师。研究人员总共对1700个基因组进行了测序，发现了100多万个突变。但是当他们分析这些突变时，他们发现基因组中包含基因地部分比非基因区域地突变率低得多。因为它地基因组小，寿命短，所以是研究基因突变地“模式生物”。

“我们认为其他生物体也可能有非随机地基因突变，”门罗讲张天师。“实际上，我们一直在继续我们地研究，在其他物种中调查这个问题，发现结果表明，非随机突变不是拟南芥所特有地。”然而，研究人员怀疑不一样物种之间地非随机性水平可能是不一样地。

保护重要基因

DNA中基因和非基因区域突变地非随机模式表明，存在一种防御机制来防止潜在地灾难性突变张天师。门罗讲:“在编码生存和繁殖所需蛋白质地基因中，突变最有可能产生有害影响，可能导致疾病甚至死亡。”“我们地结果表明，在拟南芥中，基因，特别是重要基因地突变率比非基因区域低。其结果是，后代遗传有害突变地几率更低。”

研究人员发现，为了保护自己，必要基因会向DNA修复蛋白发出特殊信号张天师。这种信号传导不是由DNA本身完成地，而是由组蛋白(DNA包裹地特殊蛋白质组成染色体)完成地。门罗讲:“根据我们地研究结果，我们发现基因区域，尤其是最重要地生物基因，被特殊地化学标记包裹在组蛋白周围。”“我们认为，这些化学标记作为分子信号，促进这些区域地DNA修复。”

门罗讲，认为组蛋白具有独特地化学标记物地想法并不新鲜张天师。他补充讲，之前对癌症患者突变地研究也发现，这些化学标记物可以影响DNA修复蛋白是否正确地修复突变。然而，这是第一次发现这些化学标记可以影响全基因组地突变模式，从而影响自然选择地进化。

潜在影响

研究人员希望他们地发现最终能用于改善人类医学张天师。“突变在很多方面影响人类健康，是癌症、基因疾病和衰老地原因，”门罗讲。他补充讲，能够保护基因组地某些区域不受突变地影响，可能有助于预防或治疗这些问题。然而，在研究人员能够确定同样地非随机突变是否发生在人类身上之前，还需要对动物基因组进行更多地研究。“我们地发现是在植物中进行地，并没有带来新地治疗方法，”门罗讲，“但它们改变了我们对突变地基本理解，并启发了许多新地研究方向。”

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