進化理論預(yù)測，當(dāng)父母之間的遺傳差異既不太小也不太大，但有一些理想量被稱為最優(yōu)交配距離時，個體的適應(yīng)性最大化。然而，幾十年的研究通常無法驗證這一預(yù)測或確定最佳交配距離。為了檢驗最佳交配距離的想法，并試圖估計它，密歇根大學(xué)的兩位進化生物學(xué)家分析了之前發(fā)表的關(guān)于三種模式生物之間400多個遺傳雜交的數(shù)據(jù)，這三種模式生物代表了真核生物的三個主要譜系：真菌、植物和動物。
在最新一期的《科學(xué)進展》中，他們報告了在所有三種模式生物中檢測到的最佳交配距離——面包酵母、擬南芥植物和老鼠。當(dāng)顯示在圖表上時，他們發(fā)現(xiàn)交配距離和適合度之間的關(guān)系呈現(xiàn)出獨特的駝峰形狀，這是很久以前就預(yù)測到的，但仍然難以捉摸。在這三個物種中的每一個物種中，他們發(fā)現(xiàn)最佳交配距離接近核苷酸多樣性，這是同一物種的兩個個體之間的平均遺傳差異。
作者辛竹偉和張的研究成果對動植物育種和保護具有理論和實踐意義。張UM是生態(tài)與進化生物學(xué)系的教授。工作結(jié)束時，魏是張實驗室的博士生，現(xiàn)在是加州大學(xué)伯克利分校的博士后研究員。
“在動植物育種中，不同遺傳距離的近交系雜交產(chǎn)生產(chǎn)量更高的雜交種。為了保護物種，科學(xué)家有時會與來自兩個不同且不斷惡化的種群的生物交配，以產(chǎn)生更健康的混血兒，”張說?！拔覀兊陌l(fā)現(xiàn)——物種間的交配接近物種內(nèi)的平均遺傳距離，可以產(chǎn)生最合適的后代——可以指導(dǎo)這些努力?！边@是健身生物學(xué)家用來描述生物特征增加后代數(shù)量的程度的概念。一件純白色的外套可能會增加北極野兔在冬天躲避捕食者的機會，并在第二年春天存活下來。在這個例子中，純白大衣的基因增加了適應(yīng)性。個體雙親之間的遺傳距離，稱為交配距離，通過兩種競爭機制影響個體的適應(yīng)性。
一方面有利于增加遺傳距離，因為雜種優(yōu)勢現(xiàn)象也叫雜種優(yōu)勢。植物和動物育種者經(jīng)常利用這種現(xiàn)象的遺傳優(yōu)勢，通過兩個不同的親本系列進行共育。這種雜交可以通過產(chǎn)生更大、更健康的雜交后代來提高適應(yīng)性——就玉米植物而言，它比其近交親本更有效。然而，由于遺傳不相容，個體之間過大的遺傳距離可能是有害的。生物學(xué)家長期以來一直懷疑最佳交配距離代表了一個中間點，它表明了雜種優(yōu)勢和遺傳不親和的有害影響之間的平衡。這項新研究證實了這些懷疑。結(jié)果表明，在植物育種和保護中，利用接近OMD的交配距離和最佳交配距離可以優(yōu)化一系列與健康相關(guān)的性狀。
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