來自哈佛大學(xué)多個(gè)學(xué)科的研究人員合作，發(fā)布了題為“Global epistasis makes adaptation predictable despite sequence-level stochasticity”的研究成果，指出盡管生物體繁衍多代，出現(xiàn)了許多不同的基因突變，但是大部分我們所知的生物最終還是進(jìn)化成相似的適應(yīng)性，這是為什么呢，這項(xiàng)研究揭示了其中令人感到驚訝的作用機(jī)制。

這一研究成果公布在6月27日Science雜志上。

科學(xué)家們認(rèn)為，高初始適應(yīng)能力（higher initial fitness）群體要比低初始適應(yīng)能力（lower initial fitness）群體適應(yīng)性低，原因在于前者無法足夠的空間進(jìn)一步提升。但是迄今為止，科學(xué)家們還不十分清楚造成這種現(xiàn)象的原因所在。

基因關(guān)聯(lián)(epistasis)是指對(duì)于某個(gè)基因?yàn)樘囟ǖ牡任换?，而其他基因取不同的等位基因時(shí)，生物體將表現(xiàn)出不同的物理性狀。某個(gè)基因的特定等位基因?qū)τ谏矬w呈現(xiàn)為某種性狀可盲目起到促進(jìn)作用，也可能起到抑制作用。因此，生物體的物理性狀決定于某些基因的等位基因的特定組合，這種現(xiàn)象稱為“基因關(guān)聯(lián)”效應(yīng)(epistasis)。

這種效應(yīng)常用于解釋適應(yīng)性作用，但是關(guān)聯(lián)相互作用（epistatic interactions）難以被發(fā)現(xiàn)，因此科學(xué)家們也無法龍清楚物種突變積累的作用。

在最新這項(xiàng)研究中，研究人員利用酵母細(xì)胞分析了多代遺傳變化，他們首先從單個(gè)表型構(gòu)建了“創(chuàng)始人”酵母細(xì)胞，然后令這些細(xì)胞進(jìn)行增殖，對(duì)之后產(chǎn)生的各代細(xì)胞，研究人員利用全基因組測(cè)序技術(shù)進(jìn)行分析，看看這些細(xì)胞發(fā)生了哪些類型的基因突變。

研究人員希望能從中了解到基于“創(chuàng)始人”酵母細(xì)胞的遺傳特性，是否能預(yù)測(cè)突變對(duì)適應(yīng)性的影響。結(jié)果令他們感到驚訝的是，高適應(yīng)性“創(chuàng)始人”細(xì)胞和低適應(yīng)性“創(chuàng)始人”細(xì)胞繁衍的后代，其產(chǎn)生的有益突變數(shù)量相當(dāng)，而且雖然出現(xiàn)了遺傳多樣性，但這些后代的適應(yīng)性也相似。

這些數(shù)據(jù)表明了基因突變無數(shù)的組合，導(dǎo)致出現(xiàn)了相似的適應(yīng)性水平，這也支持研究人員的一種假設(shè)：突變之間的相互作用具有機(jī)體全范圍效應(yīng)，而不是影響的個(gè)體生物學(xué)進(jìn)程。這項(xiàng)研究是了解基因關(guān)聯(lián)對(duì)進(jìn)化軌跡影響的一項(xiàng)重要成果。