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性的演化起源问题

2006-09-08 20:18 未知 Nature 阅读 0
核心摘要: 有性生殖的演化起源是生物学经典难题。传统假说认为清除有害突变需要负向异位显性,但实验证据不支持。Peter Keightley和Sarah Otto利用Hill-Robertson干涉概念构建模型,证明即使无负向异位显性,重组仍可通过缓解连锁选择获得优势,为有性生殖的演化提供了新解释。

几十年来,科学家一直在寻找有利于有性生殖出现和维持的演化力量。一种经典假说认为,清除基因组中有害突变的需要是推动有性生殖的关键因素。该假说预测,有害突变必须表现出负向异位显性(即多个突变协同作用,产生比单个突变累加更大的有害效应),才能让有性生殖通过重组清除这些突变而获得优势。然而,实验证据并不支持这一预测:大多数有害突变并不表现出负向异位显性,而是呈亚加性甚至正向异位显性。

针对这一矛盾,Peter Keightley和Sarah Otto利用Hill-Robertson干涉(Hill-Robertson interference)的概念,构建了一个计算机模型。该模型表明,即使有害突变不表现出异位显性,重组仍然可以通过打破连锁不平衡、减少遗传漂变导致的有利突变丢失,从而在演化中获得优势。这一机制为重组乃至有性生殖的演化提供了新的解释,即重组的主要优势在于缓解连锁选择(linked selection)带来的干扰,而非单纯清除有害突变。

该研究发表于《自然》杂志,为理解性的演化起源提供了重要的理论支持。有性生殖在真核生物中普遍存在,但其演化代价高昂(如只能传递50%的基因给后代),因此其维持机制一直是演化生物学中的核心问题。Keightley和Otto的工作表明,即使在没有异位显性的情况下,重组也能通过减少Hill-Robertson干涉而带来短期和长期的适应度收益,从而解释了有性生殖为何能在自然选择中得以保留。

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