进化燃料研究人员研究古代染色体倒位的维持

犹他州立大学进化遗传学家ZachariahGompert说，遗传变异是进化的最终燃料。但是，几个世纪以来，这个燃料库在自然选择和随机遗传漂移的过程中逐渐耗尽。

遗传变异是否或如何能够长期存在仍然是科学家们面临的一个大问题。Gompert及其来自法国蒙彼利埃大学、英国JohnInnes中心、墨西哥克雷塔罗国立自治大学的同事;内华达大学里诺分校;和圣母大学，在2023年6月12日的美国国家科学院院刊网络版上发表了他们对这个问题的调查。

“我们研究了如何维持一个物种的遗传变异，以及这种变异如何影响适应性，”USU生物系和USU生态中心副教授Gompert说。

在这项研究中，研究小组调查了以多种植物为食的竹节虫(Timema属)。

“北美西部有十几种Timema，它们是多面手，可以吃多种植物，”Gompert说。“但是有一个物种，Timemaknulli，以红木树为食并茁壮成长，红木是其他Timema物种无法或根本无法茁壮成长的唯一植物之一。”

T.knulli之所以具有这种能力，似乎是因为染色体倒位——也就是说，它的基因组结构发生了变化。Gompert说，与基因突变(即DNA序列的变化)不同，染色体倒位发生在染色体发生两次断裂后，片段发生180度旋转并重新插入到原始断点处。

“通过倒置，染色体的大块——在这种情况下，有3000万个DNA碱基——会向后翻转，”他说。

团队确定，T.knulli的这种倒置是古老的。

“我们认为它发生在大约750万年前，”Gompert说。“很酷的是，T.Knulli种群仍然携带两种版本的等位基因——一种以红杉为寄主植物并在其上繁衍生息，另一种增加了在祖先寄主植物——开花植物——上的存活率，以及杂合子形式可能特别有利。”

他说，迁徙的竹节虫种群之间的环境异质性和基因交换有助于新的和祖先的染色体变异或多态性的持续存在，这可能通过允许持续的进化和适应使生物体在不断变化的世界中占据一席之地。

Gompert说：“影响这种倒置的进化过程的复杂性不是有害的，而是提供了抵御遗传变异损失的弹性，并可能促进长期生存。”