一次性植物部分变异更快

提出突变率是在突变的有害影响和抑制突变的成本之间的一种实用的平衡。这种假说预测，身体中寿命更长的部分和对下一代有贡献的部分应该比其他生物的突变率更低，但本质上是这样吗？4月9日，中国南京大学的、田大成和杨以及他们同事的开放获取期刊《公共科学图书馆生物学》和巴斯大学米尔纳进化中心的劳伦斯赫斯特发表的新研究报告，通过观察植物首次验证了这些想法的普遍性。

虽然DNA中的新突变是进化的燃料，但大多数对你有害——有些确实会导致癌症或遗传性疾病。因此，自然选择通常会起到降低突变率的作用。然而，防止突变是昂贵的，因此可以预期，限制突变的程度取决于任何突变的未来影响和防止突变的成本之间的平衡。

例如，这个假说预言，在动物中，贡献精子和卵子的细胞(生殖系细胞)的突变率应该低于没有精子的细胞(体细胞)，因为后者没有进化的未来，只有它们身体所在的身体的短期未来。我们把我们的体细胞突变带到了我们的坟墓，但是我们的种系突变可以存在于我们的子女身上。同样，短命生物在体细胞中的突变率预计会高于长寿生物。这些想法很难验证，但目前有限的动物数据是支持的。

与动物不同，植物可能没有明确的谱系，因此研究人员推断植物茎中的细胞突变率应该低于根中的细胞突变率，因为后者没有产生种子的前景。同样，叶子的突变率可能比花瓣低，因为花瓣的寿命很短。在一个生长季节生长的分支也应该具有相同的突变率。通过对8个不同植物物种的750多个基因组进行测序，作者发现这三个预测都是成立的。

仔细检查根和芽的区别进一步加强了这个结论；研究小组注意到，长寿(多年生)物种的枝突变数与根突变数之比高于只有一个生长季节(一年生)的物种。当他们发现一年生枝条的突变很少遗传给下一代时，这是非常有意义的，而多年生植物则不然。因此，干细胞突变的未来前景越大，相对突变率越低。

另一个起初看起来很奇怪的观察结果被证明是证据规则的一个例外。草莓植物发出能发芽新植物的种子。乍一看，由于所有的新植物-和种子-都来自于跑步者，所以预计跑步者的突变累积率非常低。但研究人员发现，与从它们身上发芽的植物相比，跑者的比例相当高。通过跟踪突变，他们找到了原因：大多数跑步者的细胞从未发育成新的植物，使大多数跑步者更像根而不是芽。如果我们想知道是否存在植物物种——这本身就是一个有争议的问题——他们认为这个系统将是一个伟大的模式生物。

在得出该理论有效的结论之前，研究小组还警告说，突变率变异可能超过突变的潜在寿命。之前的证据表明，只有强调植物才能提高突变率。该小组还观察到，如果我们在实验室人工种植植物，它们的突变率远远高于田间种植的对比。他们认为突变率可能是脆弱的，容易受到当地条件的影响。事实上，作者提醒，花瓣和叶片的差异可能只是反映了微环境的不同，但并不一定是自然选择塑造了突变率。无论哪种方式，新的证据表明，植物有许多突变率的可能性，而不是一个突变率。

赫斯特教授评论道：“这一理论的证实可能与许多领域有关，尤其是对癌症的认识。癌症发生在所有哺乳动物的老年，但这意味着小鼠发生2岁的肿瘤，我们得到大约50只蓝鲸和蓝鲸。我们的研究结果支持这样的观点，即造成这种趋势的原因之一是不同物种的突变率不同，寿命更长的物种会投入更多来保持其体细胞突变率下降。帮助我们这样做将是明智的预防措施。

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