「不同物種DNA突變速率不同，繁殖能力差異是重要原因」——中外科學家團隊通過跨物種比較分析，揭示了不同物種胚系突變率差異的根本原因和演化規律。相關研究成果3月2日凌晨發表在國際頂級學術期刊《自然》（Nature）上。
作為遺傳多樣性的最終來源和演化的重要驅動力，DNA突變是演化生物學和醫學基因組學的重點關注對象。生物的後代產生與父母不同的新性狀，根本原因在於生殖細胞的DNA突變導致代際間的基因組產生差異。而在不同物種中，這種代際間新發突變產生的頻率並不相同，其原因一直困擾著生物學家。
通過對哺乳動物、鳥類、爬行類和魚類等68種脊椎動物323個家系的高深度基因組進行測序分析，研究人員準確測量了每個物種新生突變的發生率。「不同物種每一代生殖細胞產生的突變率相差可達40倍——平均而言，爬行動物和鳥類每一代的突變率高於哺乳動物和魚類。」論文第一作者、來自丹麥哥本哈根大學的露西·伯傑龍（Lucie Bergeron）博士介紹,考慮到這些物種間生活史特徵的巨大差異，40倍並不算非常大——「這說明引發生殖細胞的DNA變異，脊椎動物的機制比較相似」。
生物學界的「雄性驅動演化」假說認為，在哺乳動物和鳥類中，雄性生殖細胞分裂的次數要比雌性多得多，這導致胚系突變率在同一物種不同性別之間出現偏差。「或者說，你產生的新變異主要來自父親的基因組發生突變，但父母雙方分別貢獻了多大比例，我們知之甚少。」論文通訊作者、浙江大學生命演化研究中心教授張國捷表示，團隊在該問題上獲得了更全面的認識，並對相關理論提出補充——「鳥類後代中新出現的突變，大約75%來自父親生殖細胞的變異；在哺乳動物中，這一比例大約是67%；而在魚類和爬行類動物中，雌雄雙方對後代新生變異的貢獻接近一致」。
分析物種間生活史特徵的差異對突變率的影響後，研究人員發現，物種的性成熟年齡越早，或者每一代的後代數目越多，生殖細胞的每一代突變率就越低。在人工飼養的動物中，由於適合生育的生殖年齡降低，馴化品種相對於野生物種在生殖細胞中具有更高的年均突變率。此外，他們還證明了遺傳漂變對物種胚系突變率也存在影響，即物種的有效種群規模越大，每一代新突變的產生速率就越低。
胚系突變是物種演化的源頭動力，突變率大小影響物種的演化潛力，對物種產生新的性狀具有重要影響。「我們的研究表明，突變率本身同其他生物性狀一樣，在不同物種間存在差異，同時在宏觀演化過程中也會受到其他生物性狀的影響。」張國捷強調。（記者 張蕾）
來源： 光明網-《光明日報》