来源：基尔亥姆霍兹海洋研究中心（GEOMAR）                           发布时间：2021年10月

       一项来自基尔进化中心的工作表明，体细胞基因变异在进化适应机制中发挥了更大的作用，因此研究人员提出了一个扩展的基因变异概念，这个概念更注重于体细胞突变，这项研究于近期发表在《生态与进化趋势》杂志上。

       一个物种内遗传信息的可变性是表达不同有机个体特征的核心基础，并决定了物种的表型。与此同时，种群内的遗传变异使物种在不断变化的环境中能够适应进化过程。在有性生殖过程中，大多数遗传变异是通过遗传信息新的组合而产生的，这一过程称为重组。但若生物体处于长期无性繁殖的情况下，即没有重组发生时，不利于物种适应性。一些高度进化的古老生物，例如珊瑚或海草，在海洋栖息地这种最适宜的环境中不得不以其他方式改变遗传信息，因为它们是通过无性繁殖来形成与最初个体基因相同的克隆体。因此它们主要通过所谓的体细胞突变来实现遗传变异，即生殖系以外的身体组织自发产生的遗传变化，在有性生殖中，这种变化指的是细胞从受精卵发展成完整的有机体。然而，在目前的理论中，体细胞遗传变异仍然经常被认为是进化的一个死角，因为某些生物体的体细胞基因变化不能传递给后代。在更复杂的生物体中，如人类，这种基因变化通常会导致衰老或疾病，例如肿瘤的形成。

       研究人员认为，在体细胞突变过程中，有益的基因变化不仅可以无性遗传给后代，还可以进入植物和珊瑚等简单的无脊椎生物的生殖系中。因此为了更精确地理解遗传变异及其对进化的影响，必须考虑到体细胞基因组的变化。该过程也对个体的定义产生影响：同一克隆物体的后代在基因上互不相同，它们可以实现生物个性的所有特征，这些特征包括代谢独立性、遗传独特性和遗传性。

       该研究团队将以往研究中广泛分析的基因组作为基础，分析了体细胞遗传变异对自然选择过程的影响。体细胞的遗传变异有利于生物体产生某些有利的遗传变异和性状特征，这些特征对生物体的适应性是必要的，可以在传代繁殖过程中占优势。从当前的进化理论来看，这种变异确保了最能适应环境的生物体的生存。许多海洋生物和陆地上的真菌都可以通过克隆来繁殖。在这个过程中，这些生物也经常表现出不同的生命阶段，有着非常不同的形状和生活方式。例如，不同于有性生殖，这些阶段是通过萌芽或从原始生物体中分离的方式产生的。当前一个重要的发现是遗传漂变也发生在多细胞生物中。这就是研究人员所说的特定基因变异频率的随机变化。由于在无性繁殖的生物中，只有少数体细胞是新后代的来源，因此就产生了所谓的进化瓶颈，这随后很快导致后代之间的遗传差异随着时间的推移而累积。然后，尽管是无性繁殖过程，自然选择也能够确保具有有利遗传变异的个体能够胜出并适应变化的环境条件。此外，体细胞基因的变化将进入有性生殖周期，从而也会影响许多非克隆生物的遗传多样性。因此，海草或珊瑚等构件物种的进化方式比目前通常认为的要广泛得多。

       随着这一超越有性生殖的进化概念越来越多地被基因组数据证实，研究者提出了一个理论的范式转变，即在多个层次上认识到选择对构件物种的影响。有性生殖及其对群体遗传学的影响是合成进化理论的核心，但目前研究认为这并不是遗传变异起源的唯一基础。体细胞进化依赖于有性繁殖，但需要融入大量无性繁殖物种的种群遗传理论，包括植物、真菌等。

       在未来的实验研究中，科学家们想要探索体细胞遗传变异对不同生物体适应性的可能影响，并不同物种的选择过程是如何发生的。此外，研究人员除了将进化的基础概念转化为应用领域外，还希望扩展对进化整体的理论和概念的理解。

原文链接：More than sex: Kiel researchers propose expanded evolutionary concept

编译：李新