深圳子科生物報道：中山大學(xué)生科院有害生物控制與資源利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室吳仲義教授課題組在生物學(xué)國際權(quán)威期刊《基因組研究》(Genome Research)（5年影響因子13.8）發(fā)表了題為“Death of new microRNA genes in Drosophila via gradual loss of fitness advantages”的研究論文。

該研究關(guān)注的是基因組中新遺傳材料的演化動態(tài)和生滅過程，在黑腹果蠅中選取了從新起源的非編碼RNA基因（de novo miRNA）進(jìn)行敲除并探討其表型效應(yīng)。

結(jié)果表明，這些新miRNA 對各個適應(yīng)性組分的影響很微弱，并且不同組分之間存在拮抗效應(yīng)。后續(xù)的群體競爭實(shí)驗(yàn)顯示這些新miRNA對總適合度的影響已經(jīng)接近中性。

該結(jié)果暗示了de novo 基因存在著產(chǎn)生、滅亡和適應(yīng)性進(jìn)化的循環(huán)：他們受正選擇驅(qū)動而出生，當(dāng)其對適應(yīng)性的貢獻(xiàn)接近中性時，會以恒定的速率死亡。值得注意的是，新基因的死亡并不是功能的無效化，而體現(xiàn)為不同適應(yīng)性組分的相互拮抗而使其總適合度接近中性(Lu et al. 2018)。

這項(xiàng)研究揭示了以基因或表型為形式的新功能的進(jìn)化很可能體現(xiàn)為“短暫的適應(yīng)性”（transient adaptation）。

在長期進(jìn)化歷程中，源自生物抑或是非生物的環(huán)境壓力一直不斷改變，與此對應(yīng)，基因組中演化出的新基因或新功能則體現(xiàn)出持續(xù)演化的短暫適應(yīng)性。該研究在適應(yīng)性進(jìn)化以及基因功能的演化領(lǐng)域有著廣泛且深遠(yuǎn)的意義。

該研究首次在分子進(jìn)化領(lǐng)域闡明了“紅皇后”效應(yīng)(Van Valen 1973)的存在。即適應(yīng)性進(jìn)化并不僅可以是大規(guī)模的，或者穩(wěn)定的適應(yīng)性改變;如，陸生木本植物侵入潮間帶環(huán)境或哺乳動物遷移到高海拔地區(qū)時發(fā)生的適應(yīng)性進(jìn)化，也可以如de novo基因，體現(xiàn)為短暫的，小規(guī)模的和局部的適應(yīng)性進(jìn)化。

中大生科院博士后陸廣安為文章第一作者，吳仲義教授和沈栩博士為文章共同通訊作者。研究工作得到了施蘇華教授、唐恬教授的大力協(xié)助，并獲得國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、973 項(xiàng)目、985 項(xiàng)目等的資助。

相關(guān)文獻(xiàn)：

Lu GA, Zhao Y, Yang H, Lan A, Shi S, Liufu Z, Huang Y, Tang T, Xu J, Shen X et al. 2018. Death of new microRNA genes in Drosophila via gradual loss of fitness advantages. Genome Research28: 1309.

Van Valen L. 1973. A new evolution law. Evolutionary Theory1: 1-30.