发现年轻基因比老基因适应得更快

来自普隆的马克斯普朗克进化生物学研究所和英国苏塞克斯大学的一项新研究表明，基因的年龄决定了它们适应的速度。这些发现证明了基因进化是如何随着时间的“适应性行走”而发生的。

新物种的出现和进化是因为个体在其基因组中积累了突变，其中一些突变没有影响。其他人则导致改变，赋予他们的运营商明显的竞争优势。早在1932年，SewallWright就引入了一个隐喻，启发了数十年的进化生物学理论和实验研究来描述适应过程。赖特描述了“健身景观”的模型。

在这里，他将不断发展的人口描述为“徒步旅行者”，朝着健身高峰迈进。就像登山者慢慢爬上山顶。1998年，Orr证明这种“自适应游走”遵循一个简单的收益递减规则：种群离适应度峰值越远，它所采取的步数就越大。

这一理论的一个预测是，最近进化的，即“年轻”基因倾向于积累更多的适应性突变，比老基因有更大的影响，因为它们离适应度峰值更远。这正是马克斯普朗克进化生物学研究所的AnaFilipaMoutinho和JulienDutheil以及苏塞克斯大学的AdamEyre-Walker想要检验的假设。

然而，事实证明，检验这一假设相当困难。通常无法获得基因中积累的突变的历史记录，并且它们对健康的影响在很大程度上是未知的。此外，基因的其他特性，例如它们的长度，会扭曲基因年龄的影响。因此，作者提出了一种新的方法来测试基因进化的自适应行走模型。

首先，他们使用了可以评估突变适应度效应变化的群体遗传模型。为此，他们比较了群体中几个个体的基因组，并测量了不同基因类别的适应性进化速率。同样，他们利用了基因组中并非所有基因都相同年龄的事实。

有些基因很年轻，只为少数密切相关的物种共享，而另一些基因则较老，由数百万年前分离的物种共享。最后，他们利用不同年龄基因之间的突变分布来了解适应性突变如何随时间传播。

使用两种不同的物种，果蝇果蝇和小型开花植物拟南芥，这项研究表明基因的年龄显着影响分子适应率，并且年轻基因的突变往往具有更大的影响。这些结果提供了第一个强有力的经验证据，表明分子进化在深度进化时间尺度上遵循自适应步行模型，并为近100年前提出的适应度景观理论增加了一层新的证据。

该研究发表在PLOSBiology上。

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