植物进化之窗：石松植物不寻常的遗传之旅

德国Schw bisch-frnkische Waldberge。鸣谢:uux.cn/维基共享，进化CC BY-SA 3.0
（神秘的石松地球uux.cn）据博伊斯·汤普森研究所：一个国际研究小组在石松植物中发现了一个显著的遗传现象，这种植物类似于蕨类植物，不寻是遗传最古老的陆地植物之一。他们的植物之窗植物之旅研究最近发表在《PNAS》杂志上，揭示了这些植物在超过3.5亿年的进化时间里一直保持着一致的遗传结构，这与植物遗传学的石松标准有很大的差异。
“基因组进化的不寻异常缓慢的速度使这些植物与众不同，”博伊斯·汤普森研究所教授、遗传该研究的植物之窗植物之旅资深作者费伊·李玮博士说。“了解这些植物变化如此之小的进化原因可能会揭示植物进化和遗传学的重要方面。”
同型孢子石松植物是石松一组无核维管植物，表现出非凡的不寻基因组稳定性。该团队对两个物种亚洲石杉和扁平石杉的遗传基因组进行了测序，这两个物种在大约3.5亿年前（大约在两栖动物开始爬上陆地的时候）从一个共同的祖先分化出来。
令人惊讶的是，人们发现自从它们发生分歧以来，约有30%的基因保持相同的排列，表现出一种被称为共线性的不寻常的进化模式。
“这项研究为我们打开了一扇了解过去的窗户，向我们展示了这些植物的基因构成有多么稳定，”该研究的合著者王理博士说。“这就像在基因层面找到了活化石。”
科学家们还观察到，在全基因组复制事件后，复制的基因副本保留显著，这是不寻常的。博士后研究员、该研究的第一作者之一大卫·维克尔博士解释说:“虽然少数重复基因可能会进化出新的角色，但绝大多数基因会在一个称为二倍体化的过程中相对较快地丢失。”
然而，研究人员发现，即使经过数亿年的进化，这些同孢子石松植物通常也保留了两组相对较少变化的基因。
“同孢子石松植物保留了如此多的重复基因和如此多的共线性令人着迷，有点令人惊讶，这不一定符合我们关于基因组在大规模复制后如何重组的传统想法，”Wickell指出。
“虽然目前还不清楚到底是什么导致了这种差异，但我们相信，对同孢子植物的进一步研究有可能为所有陆地植物的植物遗传和进化提供新的见解。这也强调了保护生物多样性的重要性，因为这些神奇的植物掌握着地球生命历史的重要线索。”