自20世紀上半葉起，突變的隨機性就一直是生物演化理論的重要基礎。這個觀點如同生物學領域的公理，對於生物學家建立演化模型、理解遺傳多樣性產生了深刻影響。現在，這個經典的觀點受到一項全新研究的有力挑戰。
在一篇發表於【自然】雜誌的最新論文中，一支國際研究團隊透過對模式植物阿拉伯芥的研究提出， 突變的誕生不是完全隨機的，相反，突變出現的區域有著明顯的規律性。 這個發現從根本上改變了我們對於生命演化的理解，並且有望幫助科學家培育具有更優良性狀的作物，甚至幫助人類對抗癌癥。
「我們總是認為突變是在基因組中隨機出現的，」本文通訊作者，加州大學戴維斯分校的Grey Monroe教授表示，「但結果表明突變遠不是隨機的，而這種非隨機的方式有利於植物生長。這也為我們理解突變提供了全新的方式。」
為了尋找突變背後是否存在更深層次的規律，研究團隊對阿拉伯芥進行了深入研究。由於具備基因組較小、易於培養且繁殖迅速等優點，這種樣貌普通的「野草」已經成為套用範圍最廣的模式植物。
以往人們認為，突變在基因組不同區域出現的頻率不同，完全是隨機突變之後自然選擇的結果。在這項研究中，研究團隊在受保護的實驗室環境中種植阿拉伯芥，這樣的環境使得 一些攜帶不利突變的個體也能存活，從而避免了自然選擇的影響 ——在野外，這些突變導致的缺陷使得植株通常無法幸存。
隨後，研究團隊耗時3年，對數百株在這種環境中栽培的阿拉伯芥進行了DNA測序。結果，他們一共發現了超過100萬個突變。從如此眾多的突變中，研究團隊發現了怎樣的規律？
「我們的發現似乎與現有理論相悖，後者認為最早的突變是完全隨機的，只有自然選擇能決定哪些突變這生物體內出現。」論文另一位通訊作者，德國馬克斯·普朗克發育生物學研究所的Detlef Weigel博士表示。
相反，他們意外地發現基因組的 一些特定區域突變率明顯更低 ，尤其是對其生存起決定性作用的必需基因，例如參與細胞生長與基因表現的基因。相比於周圍其他區域， 基因體區域的突變率降低了50%以上，必需基因的突變率更是下降了三分之二。 導致這些區域突變率差異的主要原因不是自然選擇，而是表觀基因組—— 超過90%的突變率差異都與表觀基因組相關。
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