新浪科技综合|基因突变不是随机的？！Nature最新论文挑战进化论
来源：量子位
基因突变 ， 不是随机的？
这与当前教材里的结论 ， 截然相反 。
还记得中学生物课本里一众白眼果蝇、白毛小牛、或者长颈鹿、短颈鹿吗？
在这些例子中 ， 突变要么由外界人为导致 ， 要么就是随机 ， 只有自然选择能决定哪些突变会出现在生物体内 。
但现在 ， 一篇刊登在Nature上的最新论文 ， 用实验结果提出了这样一个颠覆性的观点：
突变出现的基因组区域有着明显的规律性 ， 并非随机！
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比如说 ， 在对生存起决定性作用的必需基因区域 ， 其突变率就几乎下降了2/3 。
论文开门见山地表示：这种近似于生物体为了生存而“主观控制”基因突变的行为 ， 和上述物竞天择、随机突变的自然选择是相悖的 。
现在 ， 这一研究不仅震动了科研圈 ， 在推特上也引发了热烈的讨论：
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而且这种颠覆性结论 ， 还与用进废退的拉马克主义联系在一起 。
有网友甚至直接发问：
这是要为拉马克主义平反了吗？
从植物拟南芥上找到答案
这篇论文由两所机构合作完成 ， 分别是美国加州大学戴维斯分校和德国马普所 ， 都不是泛泛之辈 。
为了弄清楚基因突变背后的深层规律 ， 科学家们花了3年时间 ， 研究了超过100万个基因突变 。
所有突变数据 ， 都来自一种叫做拟南芥的植物 ， 被科学家喻为“植物中的果蝇” 。
这种植物由于植株小、结果多、生命周期短、基因组简单、遗传操作简便（相比人类高达30亿个的碱基对 ， 它只有1.2亿个） ， 是进行遗传学研究的理想材料 。
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这些植物在实验室环境中进行栽培 ， 到了第25代 ， 每个品系已经有了40株幼苗 。
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然后就在这些幼苗生长到2周龄的四叶期时进行取样 ， 用基因数据分析软件（GATK HaplotypeCaller12）进行基因变异点查找和分析 。
令人惊讶的是 ， 在这些突变中 ， 科学家们发现其模式和预期不太一样 。
具体来说 ， 基因组的一些特定区域突变率明显更低：比其他区域降低了50%以上 。
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而这些突变率更低的区域中 ， 科学家们发现主要是一些关乎细胞生长和基因表达的必须基因（essential genes） ， 它们的突变率下降了2/3 。
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作者表示 ， 这说明植物为了生存 ， 进化出一种方法来主动保护其最重要的地方免受突变 。
这也就意味着 ， DNA突变 ， 并不随机 。
至于为何各个位置基因突变概率不同 ， 作者并没有给出根本的原因——
究竟是本身这段DNA不易突变 ， 还是后期DNA修复对这一段特别有效 ， 暂未可知 。
但这样的结果 ， 还是对被奉为圭臬的达尔文进化论 ， 提出了新的挑战 。
此外 ， 科学家还发现 ， 通过包裹DNA的蛋白质的种类 ， 可以很好地预测哪些基因比其他基因更有可能发生变异 。
这种发现的影响 ， 也令人振奋 。
因为一旦掌握方法 ， 可以用基因突变培育出更好的作物 ， 还可以帮助科学家开发新的方法 ， 来治疗突变引起的癌症 。
质疑：幸存者偏差？
这篇论文的通讯作者为J.Grey Monroe ， 加州大学戴维斯分校植物科学系助理教授 ， 2019年毕业于科罗拉多州立大学博士学位 。
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而他发布这一研究成果的个人推特下引来了极为广泛的讨论 ， 一个最直接的质疑就是：
你怎么保证这不是一种幸存者偏差？
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这是一张解释幸存者偏差的非常经典的“飞机机身弹孔”图：
从机身上不同位置的弹孔数判断 ， 中弹最严重的机翅应该被加固 ， 而没有多少弹孔的机舱则不需要 。 但事实上 ， 打中机舱飞机会直接坠毁 ， 根本就没有再回来被统计弹孔数量的机会 。
这条评论背后 ， 质疑的是：
实验测量的是存活个体 ， 那些严重危害生存的突变个体可能根本就没活下来 ， 所以测得的结果都是非致命突变 。
还有 ， 参与基因表达、个体发展、组织分化的表观基因组可能会影响实验结果中的“突变率” 。
有不少评论也提出了相似的观点 ， 认为论文所说的的突变率更低的基因组区域 ， 或许本来就是保守的 ， 不易变异的区域 。
比如说保守序列（Conserved Sequences）就是一种在进化过程中保留下来的特定序列 ， 不易变异 ， 一般可以上推到物种进化初期 。
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而由于作者自己提出：我们的发现似乎与现有的“最早的突变随机”的理论相悖 ， 有人还想到了生物学上那个著名的“用进废退”理论 ， 问到：
这是要给拉马克平反？
拉马克最出名的就是他“用进废退”的观点 ， 即生物经常使用的器官会逐渐发达 ， 而不使用的器官会逐渐退化 。
换句话说 ， 也就是先选择 ， 再变异 。
对此 ， 通讯作者Grey Monroe在一篇后续的会议文档中肯定地回复道：
这并非本篇论文的主题 。
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他表示 ， 这项研究只是通过实验证明了在某些情况下 ， 突变是非随机性的 ， 并且是具有环境适应性的 ， 这为生命进化的研究提供了新的证据和思路 。
不过Grey Monroe也在最后表示 ， 从历史上来看 ， “突变是随机的”显然是一个过于简单的断言 ， 或者“糟糕的假设” ， 而他很高兴这篇论文引发了对这一理论的广泛讨论 。
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【新浪科技综合|基因突变不是随机的？！Nature最新论文挑战进化论】
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