環境劇變期間多倍體的出現

(https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(26)00397-1)

 6600萬年前，一顆與珠穆朗瑪峰大小相當的小行星撞擊地球，導致所有非鳥類恐龍滅絕，地球上約三分之一的生物也因此喪生。但許多植物卻在這場浩劫中存活了下來。這一項新研究表明，基因組的意外複製(一種自然現象)可能幫助許多開花植物在地球歷史上一些最極端的環境劇變中倖存下來。這種策略可以幫助植物適應當今快速的氣候變遷。在穩定的環境中，全基因組複製通常被視為演化的死胡同，但在惡劣的環境下，它能帶來意想不到的優勢。大多數生物體攜帶兩套染色體，分別來自父母雙方。但在開花植物中，許多物種由於隨機的全基因組複製而攜帶額外的染色體組。例如，大多數栽培香蕉有三套染色體，而小麥植株最多可達六套，這種情況稱為多倍體。植物中全基因組複製發生頻率相對較高，但代價也相當高昂。較大的基因組需要更多的營養素來維持，增加獲得有害突變的風險，並影響生育能力。因此，在野生環境中，只有一小部分複製的基因組能夠保留並代代相傳。另一方面，基因組複製可以增加遺傳變異，基因也可以演化出新的功能。這些變化可能有助於生物體更好地耐受諸如高溫或乾旱等逆境脅迫。這項研究分析了470種開花植物的基因組，建構了迄今為止最大的數據集之一。他們尋找幾乎成對出現的基因塊——這是過去全基因組複製事件的標誌。將這些數據與44個植物化石的資訊進行比較，以估算這些複製事件發生的時間。從過去的經驗來看，多倍體可能有助於植物應對這些壓力條件。