Science：遺傳環境決定突變

　　來自內布拉斯加大學的一項新研究發現，一個特定的突變影響是好或是壞，通常由與它相關聯的其他突變所決定。研究結果表明，遺傳環境是決定突變是否有利于它們進化命運的最重要因素。這些研究發現在線發表在6月14日的《科學》(Science)雜志上。

　　根據傳統的生物學觀點，新突變的進化命運取決于它們對繁殖成功(reproductive success)的影響是好，是壞，或是與之不相關，這是進化生物學的一個重要原理。這一觀點的核心是：“好”的突變總是好的，可促進繁殖成功;而“壞” 的突變則總是壞的，很快就會被淘汰出基因庫。

　　然而，由內布拉斯加大學進化生物學家Jay Storz領導的一項新研究發現，一個特定的基因是好是壞往往是由其他與之相關聯的突變所決定。換句話說，遺傳進化取決于遺傳環境。

　　在這篇Science新論文中，Storz與同事們報告說，當一個突變與某些突變組合時它可能是有益的，而當相同的突變發生于其他的組合時，它對生物體可能是有害的。

　　在新研究中，研究人員對改變血紅蛋白功能的一些突變進行了研究。生理學家們早就知道，許多的高海拔動物進化出了具有高氧親和力的血紅蛋白，這些蛋白能夠提高稀薄空氣中的氧攝取。Storz研究小組在較早期針對高低海拔北美鹿鼠群的研究中發現，高海拔的鹿鼠進化出了氧親和力增高的血紅蛋白，這一差異是由于血紅蛋白12個不同位點的遺傳變異組合效應所導致。

　　研究人員采用一種蛋白質工程技術，以所有可能的多位點組合，合成出了包含每一個自然發生突變的血紅蛋白。

　　“通過檢測這些工程血紅蛋白的氧結合特性，我們發現相同的單個突變在某些組合中提高了氧親和力，而在另一些組合中降低了氧親和力。它們的效應完全取決于遺傳環境，”Storz說。

　　“我們獲得的一個重要啟示是，如果突變之間存在相互作用，那么一些進化突變信號通路有可能相比于其他的更容易利用。一個新突變的進化命運關鍵取決于已經存在哪些其他的突變。突變發生的順序決定了進化更有可能追隨在某些信號通路之后，其原因在于某些互作可能是負向的，而另一些互作可能是正向的。這些互作效應的類型決定了哪些突變信號通路開放和并為進化所利用。