《Nature》雜志的一項新研究表明，大量基因塊——即插即用的遺傳方式——可能在進化適應(yīng)中扮演著更大的角色。

   生物學(xué)家在野生向日葵種群中鑒定出37種 “超基因”，發(fā)現(xiàn)它們控制著對適應(yīng)當?shù)厣澈苤匾囊幌盗行誀畹哪K化轉(zhuǎn)移。包括種子大小、開花時間，以及抵御環(huán)境壓力的能力，如干旱或有限的養(yǎng)分供應(yīng)等。

 “我們非常驚訝，”不列顛哥倫比亞大學(xué)（UBC）遺傳學(xué)家Marco Todesco說。“個別超基因控制適應(yīng)性特征的案例以前也有報道，但目前還不清楚它們是規(guī)則還是少數(shù)奇怪的例外。研究發(fā)現(xiàn)，超基因在適應(yīng)過程中有著廣泛的作用，而且可能是非常巨大的。”

   研究中發(fā)現(xiàn)的大的超基因由超過1億個堿基對（比許多人類染色體都大）和1819個基因組成。

   這項研究有助于解決達爾文的自然選擇理論尚未解答的一個問題，即生活在一起并相互交配的生物群體如何仍然能夠適應(yīng)*的特性并分化成不同的物種。

 “初，進化生物學(xué)家認為，種群間的地理隔離是它們分化為生態(tài)種族或獨立物種所必需的，”UBC進化生物學(xué)家Loren Rieseberg說。“但近的研究表明，并肩生存的種群能夠而且確實能夠分化。”

 “控制這種分化的性狀通常作為超基因一起遺傳，盡管與附近的不適應(yīng)群體進行了基因交換。在許多情況下，植物能夠通過從已經(jīng)適應(yīng)的相關(guān)物種中借用一兩個超基因來適應(yīng)新的環(huán)境。”

   例如，在墨西哥灣沿岸平原和海岸沙丘都生長向日葵，后者必需適應(yīng)德克薩斯屏障島，一個3000萬堿基對長的超基因控制了這些向日葵長達兩個半月以上的開花時間差異，在屏障島種群中發(fā)現(xiàn)的這種超基因的早期開花版本初來自普通向日葵。

   在某些情況下，超基因的供體物種可能會滅絕。“我們認為可能發(fā)生的是，一個物種來到一個新的棲息地，'竊取'本地相關(guān)物種的適應(yīng)性超基因，然后取代該物種，”Todesco說。“我們可以稱之為‘幽靈的超基因’，你能看見一種已經(jīng)不復(fù)存在的物種的揮之不去的貢獻。”

   由于它們的多樣性和適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力，野生向日葵已經(jīng)成為進化研究的模式系統(tǒng)。

   研究人員對三種野生向日葵超過1500多株植物的基因組進行了測序：普通向日葵（Helianthus annuus）、草原向日葵（Helianthus petiolaris）、銀葉向日葵（Helianthus argophyllu）。然后，他們研究了遺傳變異與80多種性狀之間的關(guān)系，這些性狀是在植物生長過程中所監(jiān)測到的，同時也觀察了它們與原產(chǎn)地土壤和氣候的關(guān)系。這一結(jié)果是迄今為止規(guī)模大、全面的證明，結(jié)構(gòu)變異——染色體結(jié)構(gòu)的重排，特別是大規(guī)模地創(chuàng)建了在適應(yīng)和物種形成中起著基礎(chǔ)性和廣泛作用的超基因。

   除了超基因外，這項研究還發(fā)現(xiàn)了許多獨立的基因，這些基因似乎能抵抗野生向日葵所面臨的環(huán)境壓力，包括干旱、高溫和低營養(yǎng)脅迫。這些獨立的基因?qū)τ谙蛉湛N家來說是無價的，因為培育出的品種能夠承受未來氣候變化下預(yù)測的更的生長條件。從農(nóng)業(yè)角度來看，它們比超級基因更具靈活性。

   Todesco說：“因為它們是一個整體，在栽培的向日葵中引入一個超基因，就意味著既繼承了與之相關(guān)的有益和有害的性狀。雖然超基因包含一些在農(nóng)業(yè)環(huán)境中可能有益的基因，但它們也包含數(shù)百個其他基因，其中一些可能對作物沒有那么大的益處。例如，降低產(chǎn)量或改變種子含油量。”

             ------ 文章摘自 生物通 ------