一个激进的新范式：进化中的基因“少即是多”

传统上，进化与复杂性的增加联系在一起……

　　

传统上，进化被认为与复杂性的增加和新基因的获得有关。然而，基因组学时代的到来揭示了一个新的现象：基因丢失和简化在物种进化中的发生频率远高于此前的预期。这些过程不仅可以推动新的生物适应，还能增强生物体的生存能力。

这种进化机制看似违背常理——在遗传学中，“少即是多”——如今却揭示了一个令人惊讶的新维度。它与新兴的“少而多”进化概念一致，其特征是大量基因丢失，随后通过基因复制实现广泛扩展。

这是发表在《Molecular Biology and Evolution》杂志上的一篇文章的主要结论之一。该研究由巴塞罗那大学生物学系遗传学部和生物多样性研究所（IRBio）的一个团队领导，冲绳科学技术研究所（OIST）的团队也参与了研究。

这篇论文确定了一种新的进化模式，并提出了一种新的情景，以生物体内大规模基因丢失和复制驱动的遗传变化及进化适应的巨大潜力为标志。

更多少，但更多：一个新的进化场景

关于基因丢失对物种多样化的影响以及进化创新在生命树中的出现，仍有许多问题待解。

“基因丢失是一种普遍存在于整个生物界的机制，它是一种进化驱动力，能够产生遗传变异和生物适应。这在传统上被称为‘少即是多’假说。”Cristian Cañestro说。他是该研究的领导者，也是巴塞罗那大学遗传、微生物学和统计学系进化与发展综合研究小组（Evo-Devo）的成员。

现在，这篇新论文描述了一个新的进化框架，称为“少而多”，它扩展了之前关于基因丢失作为进化驱动力的重要性的模型。

这项研究是Gaspar Sánchez-Serna博士论文的一部分，主要研究的是Oikopleura dioica物种的基因组。这是一种海洋浮游动物，属于被囊动物——脊椎动物的姐妹群——并且在系统发育上与进化史密切相关。在这个研究模型中——一种自由生活的被囊动物或尾海鞘——研究小组重建了成纤维细胞生长因子（FGF）基因家族的进化史，这一基因家族在生物体的发育过程中至关重要。

“研究结果表明，基因丢失的过程使FGF生长因子基因家族的数量从8个减少到2个，即Fgf9/16/20和Fgf11/12/13/14家族。这些幸存的亚家族在进化过程中翻倍，在尾海鞘中产生了总共10个基因。”该论文的第一作者Sánchez-Serna解释说。

“特别是，Fgf9/16/20和Fgf11/12/13/14可能分别代表了具有保守分泌和细胞内功能的最小亚家族，并揭示了FGF系统进化的重要信息。”他继续说。

从静止的生活到活跃的游泳

该研究为脊索动物群中FGF亚家族的进化提供了一个新的视角。在从海鞘动物分化出来后，起源于尾系基部的祖先基因家族经历了大量丢失和重复。所有这些变化导致了不同种类的自由生活被囊动物之间的形态差异，例如O. dioica。

“我们的研究提出了一个关于FGF基因丢失和复制如何与发育变化相关的新假设。我们讨论的是进化上的创新——形态和身体形态的变化等——它们推动了从海鞘类的附着生活方式向自由生活、积极游泳的形式（如尾海鞘）的进化。”Sánchez-Serna说。

该研究还确定了来自世界不同地区的O. dioica FGF基因结构的差异，为这些快速进化的种群如何成为隐种（即由形态学和基因组非常相似的生物体组成，迄今为止被归类为同一物种）提供了第一个分子证据。“少而多”的进化模式“帮助我们理解，有时损失如何为随后的收获开辟新的可能性，因此，损失对于支持新适应的进化起源是必要的。”Cristian Cañestro总结道。