《Nature》挑战进化DNA突变理论!
通过研究一种小型开花杂草叶菜的基因组,我们对DNA突变有了新的认识
来源:生物通
加州大学戴维斯分校的研究人员发现,DNA突变不是随机的。这改变了我们对进化的理解,有一天可以帮助研究人员培育更好的作物,甚至帮助人类对抗癌症。
根据加州大学戴维斯分校和德国马克斯·普朗克发育生物学研究所的最新研究,一种简单的路边杂草可能是理解和预测DNA突变的关键。
这项研究结果发表在1月12日的《Nature》杂志上,从根本上改变了我们对进化的理解,有一天可能帮助研究人员培育出更好的作物,甚至帮助人类对抗癌症。
突变发生在DNA受损且未修复时,产生了新的变异。科学家们想知道突变是纯粹随机的还是更深层次的。他们的发现出乎意料。
“我们一直认为基因突变基本上是随机的,”加州大学戴维斯分校植物科学系助理教授格雷·门罗(Grey Monroe)说,他是这篇论文的第一作者。“事实证明,突变是非随机的,在某种程度上是非随机的,对植物有益。这是一种全新的思考突变的方式。”
研究人员花了三年时间对数百种拟南芥的DNA进行测序。拟南芥是一种小型开花杂草,被认为是“植物中的实验室小白鼠”,因为它的基因组相对较小,约有1.2亿个碱基对。相比之下,人类大约有30亿个碱基对。
Monroe说:“这是一种遗传模型生物。”
实验室培育的植物有许多变种
这项工作始于马克斯·普朗克研究所(Max Planck Institute),那里的研究人员在一个受保护的实验室环境中培育标本,让那些在自然界中可能无法存活的有缺陷的植物能够在一个受控的空间中存活。
对这数百种拟南芥植物的测序发现了超过100万个突变。在这些突变中,发现了一种非随机模式,与预期相反。
“乍一看,我们的发现似乎与现有的理论相矛盾,即最初的突变是完全随机的,只有自然选择决定有机体中观察到哪些突变,”马克斯·普朗克研究所(Max Planck Institute)的科学主任、该研究的高级作者德特勒夫·威格尔(Detlef Weigel)说。
他们发现的不是随机性,而是低突变率的基因组斑块。在这些斑块中,他们惊奇地发现了必需基因的过度表达,比如那些参与细胞生长和基因表达的基因。
“这些是基因组中真正重要的区域,”Monroe说。“在生物学上最重要的领域是那些被保护不受突变影响的领域。”
这些区域对新突变的有害影响也很敏感。“因此,DNA损伤修复似乎在这些区域特别有效,”Weigel补充道。
植物进化是为了保护自己
科学家们发现,DNA包裹不同类型蛋白质的方式可以很好地预测一个基因是否会发生突变。Weigel说:“这意味着我们可以预测哪些基因比其他基因更容易发生突变,这让我们对发生了什么有一个很好的认识。”
这一发现为查尔斯·达尔文的自然选择进化论增添了一个令人惊讶的转折,因为它揭示了植物的进化是为了保护其基因免受突变,以确保生存。
“这种植物已经进化出一种方法来保护它最重要的地方不受突变的影响,”Weigel说。“这是令人兴奋的,因为我们甚至可以利用这些发现来思考如何保护人类基因免受突变。”
未来应用
知道为什么基因组的某些区域比其他区域更容易发生突变,可以帮助依靠遗传变异培育出更好的作物的育种家。科学家还可以利用这些信息更好地预测或开发新的治疗方法来治疗由突变引起的癌症等疾病。
“我们的发现为推动自然变异模式的力量提供了更完整的解释;它们应该激发关于突变在进化中的作用的理论和实践研究的新途径,”论文总结道。
参考文献
Mutation bias reflects natural selection in Arabidopsis thaliana
未来智能实验室的主要工作包括:建立AI智能系统智商评测体系,开展世界人工智能智商评测;开展互联网(城市)大脑研究计划,构建互联网(城市)大脑技术和企业图谱,为提升企业,行业与城市的智能水平服务。每日推荐范围未来科技发展趋势的学习型文章。目前线上平台已收藏上千篇精华前沿科技文章和报告。
如果您对实验室的研究感兴趣,欢迎加入未来智能实验室线上平台。扫描以下二维码或点击本文左下角“阅读原文”
《Nature》挑战进化DNA突变理论!相关推荐
- 生物神经网络与机器学习的碰撞,Nature论文提出DNA试管网络识别手写数字
近日,来自加州理工学院的研究人员开发出一种由 DNA 制成的新型人工神经网络.该网络解决了一个经典的机器学习问题:正确识别手写数字.该项研究中,研究者用了 36 个手写数字 6 和 7 作为测试例子, ...
- Size Matters! Long-Read DNA Sequencing
规模很重要!长readDNA测序 现代基因组学似乎正在经历一个转变,从使用短读技术对大量基因组进行测序,目的是检测snp,到使用长读技术对较少的基因组进行测序,可以解决更复杂的事件,如结构重排.拷贝数 ...
- 易基因|3文一览:DNA甲基化及组学测序在斑马鱼中的科学研究成果
大家好,这里是专注表观组学十余年,领跑多组学科研服务的易基因. 斑马鱼和人类基因有着87%的高度相似性,作为模式生物的优势很突出,意味着其实验结果大多数情况下适用于人体.在国际上,斑马鱼模式生物的使用 ...
- 易基因2022年度DNA甲基化研究高分项目文章精选
大家好,这里是专注表观组学十余年,领跑多组学科研服务的易基因. 回顾刚刚过去的2022年,易基因参与的DNA甲基化研究在细胞分化与发育.疾病发生发展及标志物筛选.环境因素暴露与响应等应用场景成果层出不 ...
- 易基因|综述:单细胞DNA甲基化分析方法全介绍及未来发展前景预测
大家好,这是专注表观组学十余年,领跑多组学科研服务的易基因. 2021年07月10日,<Biomolecules>杂志上发表一篇关于单细胞表观测序的综述文章,详细介绍了单细胞DNA甲基化 ...
- 易基因项目文章|DNA(羟)甲基化研究揭示铁离子依赖表观调控促进狼疮致病性T细胞分化
喜报!易基因(羟)甲基化DNA免疫共沉淀测序(h)MeDIP-seq研究成果见刊<Journal of Clinical Investigation> 2022年5月2日,中南大学湘雅二医 ...
- 星球文明的未来——人类社会的进化
人类社会的进化 细胞进化由DNA主导,人类社会体系的进化由社会信息系统主导. 在人的进化中,大脑结构上的进化是很重要的一部分,大脑信息层面的进化是不能忽视的另一部分.人们学习各种技能.知识,接受教育, ...
- BDTC 2017丨探索大数据在医疗行业的应用实践
12月7-9日,由中国计算机学会主办,CCF 大数据专家委员会承办,中国科学院计算技术研究所.中科天玑数据科技股份有限公司.CSDN协办的2017中国大数据技术大会(BDTC 2017),在北京新云南 ...
- 5星|《上帝的手术刀》:人类编辑自身基因的技术与商业过程。
全书讲人类认识DNA.编辑DNA的过程,有技术和商业两条线,两条线都非常精彩,都有多次的惊天逆转. 作者应该是战斗在DNA研究第一线的科研人员.遗憾的是作者的身份和专业,书中没有一个字的介绍.亚马逊网 ...
最新文章
- 2月中国域名总量平稳回升 净增长量逾10.3万个
- Lilt:一个为翻译专家开发的人工智能翻译平台
- 用无人机打点作画,密集恐惧症患者慎入!
- 编程之美-寻找最大的k个数
- C++空指针访问成员函数
- Jmeter提取响应结果中的json数据
- 项目中使用EasyPOI完成监控设备历史数据的导出
- 前端工程师的一大神器——puppeteer
- applicationContext.xml
- android和java中常见 Exception
- [SDUT](3468)广度优先搜索练习之神奇的电梯 ---BFS(图)
- 【北通游戏手柄安装驱动(WIN10)】
- Failed to load language: zh-CN from的解决办法
- 四连测总结(WYL)
- Typhon升级到5.8,编译原来程序出现提示:Compilation raised exception internally
- windows下编译64位x264
- linux usb 批量传输文件,一种Linux系统下提升usb批量传输速度的方法及系统与流程...
- 教您一招解决Word不能复制粘贴问题
- Hbuildx 无法运行项目的问题
- 2022起重机司机(限桥式起重机)上岗证题目及在线模拟考试
热门文章
- 【连载】优秀程序员的45个习惯之45——及时通报进展与问题
- 【连载】优秀程序员的 45 个习惯之习惯25
- 聚焦AI发展 | 这可能是今年最干货的线上分享会了
- 清华大学最新研制的自行车“成精”了!“天机”在全球顶尖期刊“泄露”
- 独家 | 关于数据湖架构、战略和分析的8大错误认知(附链接)
- 收藏 | Linux常用156个命令汇总!
- 有趣|“手工耿”史诗级大作:可以横着走的概念车!罗永浩点赞,网友喊话雷军投资...
- 「天才少年」稚晖君调戏机械臂!加上AI视觉,2小时学会抓螺母
- ​清华大学智能产业研究院AI医疗团队招聘知识图谱方向实习生
- 香港中文大学 (深圳) -博士硕士招生 -智能优化及规划方向