![]()
![]()
“潘多”由巨大的根系系统组成，有近5万株克隆茎，分布在超过40公顷的土地上。来源：George Rose/Getty
一个庞大的杨树克隆群里，可能藏着古代生物保护自己基因组免遭有害突变的秘密。
犹他州一棵广阔而古老的颤杨树（Populus tremuloides）“潘多”的DNA样本，帮助研究者确定了它的年岁，并揭示了它的演化史线索。
通过对这棵树的数百个样本进行测序，研究者确定潘多的年纪在1.6万-8万岁之间，验证了之前关于它是地球耆宿的说法。他们还成功追踪了这棵树各处的遗传变异模式，为它如何在这漫长生命中适应和演化带来了见解。这些发现于10月以预印本形式发表，尚未经过同行评议。
“研究这样的标志性生物真是太酷了。”研究共同作者、美国芝加哥大学的植物演化遗传学家Rozenn Pineau说。“我觉得让人们注意到世界上的自然奇观是很重要的。”
潘多（Pando，拉丁语中意为“我蔓延”）由47000棵树茎组成，占地达42.6公顷，位于犹他州的鱼湖国家森林公园。鉴于这种植物的繁殖方式，技术上来说，这片颤杨林集合起来是同一棵树，由一个庞大的根系系统支撑。潘多是三倍体，意味着它的细胞里的每个染色体有3个（而不是两个）拷贝。所以潘多无法有性繁殖并与其他树混合DNA，只能产生自己的克隆体。这个过程虽然会产生遗传上一模一样的后代，但随着细胞分裂，它们仍会积累基因突变。生物学家对这种变异很感兴趣，因为这可以告诉我们，这种植物自第一棵幼苗萌发以来如何发生变化。有些研究探索了新变异在克隆繁殖的植物和真菌中如何传播，但很少有人研究过几百岁的老植物，如潘多。“我多少有点纳闷为什么人们对潘多没多少遗传学兴趣，它那么酷哎。”佐治亚理工学院的演化生物学家、研究共同作者William Ratcliff说。研究者在潘多的众多克隆体上收集了根、树皮、树叶和树枝的样本，也收集了一些其他没有亲缘关系的颤杨树样本来做比较。他们从样本中提取了DNA，然后测序和分析了部分基因组。去除潘多和邻近树木中都有的变异，以及只有一个样本中存在的变异后，研究者检查了近4000个遗传变异，它们产生于潘多数千年间反复的自我克隆。分析这些变异的模式带来了意外的发现。“你可能会觉得，空间上接近的树在遗传上也接近。” Pineau说。“其实不然。我们发现了一个空间信号，但比我们以为的要弱很多。”物理上彼此靠近的树确实比相距甚远的树木拥有更多共同变异，但只多一点儿。但在1-15米的小范围里，这个趋势更明显，距离近的树干共享的突变显著增多。潘多覆盖了40多公顷的土地，“但它看起来就像一个遗传信息混合均匀的大锅。” Ratcliff说。
通过将潘多的基因数据输入一个绘制生物演化世系的理论模型，研究者还估计了潘多的年龄。他们判断它在1.6万年至8万年之间。“罗马帝国在它面前都是小毛头，都是最近的事。”Ratcliff说。研究团队还思考了这棵树非凡耐受力从何而来。Pineau说，潘多的三倍体可能导致“更大的细胞，更大的生物体，更好的适应性”，现存的克隆体可能比新的混合后代更具耐受力。瑞士洛桑大学的Philippe Reymond研究植物和食草动物的互动，他说这些发现表明“植物和树木有一种保护基因组的机制”，防止有害基因突变的积累，“这对很多科学家而言都很有趣。”他补充说，未来的研究可以在细胞水平上寻找这一确切机制。Ratcliff也热切希望对潘多的遗传历史做更多的研究。“我很想呼吁人们来研究这类生物。”他说。原文以The world’s oldest tree? Genetic analysis traces evolution of iconic Pando forest标题发表在2024年11月1日《自然》的新闻版块上© nature
Doi：10.1038/d41586-024-03570-4
原文作者：Helena Kudiabor
《 细胞和基因治疗产品的非临床评价研究(第二版) 》清华大学出版社出版
基因和细胞治疗是目前国内外医药圈研究最热的点之一，被寄希望成为攻克肿瘤等疑难疾病的最主要治疗途径，但对于其非临床评价，并没有一个完整的，系统评价研究指南，目前都是处于一种探索和摸索的阶段，国内，从政府到资本到学术都在推动基因和细胞治疗产品研发，是我国未来几十年生物医药发展的主要方向之一，社会需求极大。目前国内对于细胞治疗药物或基因治疗药物的专著也仅有清华大学出版的《细胞和基因治疗产品非临床评价研究》，本专著为前一专著的再版，增加了更加新的内容（包括外泌体，mRNA核酸药物和红细胞载药等），国外也仅有几本书可以参考。肯定会产生较好的社会效益和经济效益。增加新的章节，包括外泌体，mRNA核酸药物和红细胞载药等也是适应学科发展的趋势。
![]()
![]()
分享、点赞与在看，至少帮我拥有一个吧~
