科学家为植物创造“进化观察”

科学家为植物创造“进化观察”。

科学家们将博物馆的植物收藏品作为“进化观察”的新生命

马克斯·普朗克发育生物学研究所的科学家们利用一种搭便车的杂草，首次揭示了野生植物生长的突变率。

他们比较了100个具有历史意义和现代的微小植物拟南芥的基因组，以精确地测量它在自然界中进化的速率。最古老的植物，保存在植物标本室里，是从1863年开始的。在这个时候，科学家们估计这个物种已经超过200年了。两种不同的方法得出了同样的结果，阿拉伯芥是在1600年左右到达美国东海岸的欧洲人引入的。几乎可以肯定的是，它是偶然引进的，也许是欧洲人的靴子，或者是与可食用植物的种子混合在一起的。

研究小组关注的是来自北美的样本，因为他们知道，拟南芥的一个特定的基因家族非常普遍，因此有机会观察新获得的突变。100个完整基因组的比较揭示了5000个新的突变，其中一些突变可能使植物在其新环境的殖民过程中具有适应性优势。该植物与人类定居者一起迁往内陆，逐渐与起源的欧洲祖先分道扬镳。今天沿着同一条道路的物种的样本显示了越来越深且快速增长的根，也许是它在搭便车旅行中适应的证据。

《公共科学图书馆·遗传学》杂志的第一作者Moises Exposito-Alonso说:“从历史上不同时期取样的入侵物种的收集，使我们能够观察到‘活’的进化过程。”

他们对植物学家在1863年至2006年间收集的100株植物的基因组进行了测序。1990年以前的所有样品都来自于博物馆收集的干燥植物。最古老的干枯的植物，在150年前被保存下来，显示了它们在那时已经进化了多少。最年轻的植物继续变化和进化。通过比较不同时期不同的植物的基因组，科学家们计算出植物每年获得多少突变。

这反过来使团队推断出最后的共同祖先血统必须住在16或17世纪初,与很多人的时间搭船来自欧洲,特别是英国南部,法国和荷兰的西海岸。这是非常令人惊讶的，因为先前的估计，并没有利用干燥的植物标本的遗传信息，表明殖民拟南芥的植物仅仅在19世纪才到达。

拟南芥并不是一种有害的杂草，但这些发现有助于揭示入侵物种入侵新环境的能力背后的一些基本进化过程。特别是，他们解开了“入侵基因悖论”的一些秘密。这种情况发生在一个具有低遗传多样性的殖民者在新环境中取得了惊人的成功。

为了确定新突变的影响，科学家们在实验室中培育了一些植物，以确定生长的差异。这些差异被发现的事实表明，在过去的400年里出现的一些突变在殖民化过程中获得了优势。

“我们非常惊讶，因为科学的教条表明进化通常以更慢的速度发展，”这项研究的主管Hernan Burbano说。

“对于植物和动物来说，准确的进化速度将是重建它们过去历史的基础，并预测出新的有利性状的机会。”我们的研究结果表明，植物标本室和动物标本可以成为未来遗传学的一个新的分支。