基因组复制推动了物种的进化

许多野生和栽培植物通过两种物种的组合而产生。这些所谓的多倍体物种的基因组通常由四个染色体组成 - 每个亲本物种的双重集合 - 因此具有与原始物种一样多的基因的两倍。大约50年前，进化生物学家推测这一过程推动了进化，导致了新的物种。然而，由于这种基因组的大小和复杂性，在遗传水平上证明这一理论一直很困难。

由苏黎世大学(UZH)进化生物学和环境研究系的Timothy Paape和Kentaro Shimizu领导的国际研究小组现已提供了该理论的实验证实。为此，来自瑞士和日本的科学家使用了拟南芥属植物物种拟南芥(Arabidopsis kamchatica)，它是摇滚乐属的一部分。他们对来自世界各地的25个多倍体物种的基因组以及其亲本物种的18个个体进行了测序，以研究其天然遗传多样性。

拟南芥(Arabidopsis kamchatica)通过两种亲本物种A. halleri和A. lyrata在65,000至145,000年前的自然杂交而产生。有4.5亿个碱基对，其基因组对于多倍体植物来说有点小，但仍然非常复杂。利用最先进的测序方法和技术以及生物信息学工具，研究人员能够确定植物个体的基因序列。

由于大量的遗传信息，A。kamchatica能够更好地适应新的环境条件。“通过这些结果，我们在分子遗传水平上证明了基因组重复可以对生物的适应性产生积极影响，”植物科学家Timothy Paape说。多个基因拷贝使植物能够在保留重要基因的原始拷贝的同时呈现有利的突变。

与其亲本植物相比，双基因组对A. kamchatica的有用性可见于其在低海拔和高海拔的更广泛的分布。其栖息地范围从台湾，日本和俄罗斯远东到阿拉斯加和美国太平洋西北地区。“了解基因组和进化背景也有助于我们了解遗传多样性如何使植物适应不断变化的环境条件，”Kentaro Shimizu说。最近发表的研究得到了苏黎世大学从基因组到生态系统的大学研究优先计划行动演变的支持。