全基因组加倍（WGD）在多细胞进化中的关键作用：来自雪花酵母的新发现

为探究 WGD 如何在种群中产生、持续和促进适应，研究人员以雪花酵母为对象，发现其在多细胞大小选择下快速进化为四倍体，揭示了 WGD 的进化意义。

　　全基因组加倍（Whole-genome duplication，WGD）在真核生物中广泛存在，它能够推动适应性进化。然而，由于新形成的多倍体基因组不稳定，要搞清楚 WGD 如何在种群中产生、持续存在并为适应性提供支撑，仍然是个难题。在正在进行的多细胞长期进化实验（Multicellularity Long Term Evolution Experiment，MuLTEE）中，研究人员发现，在选择更大的多细胞尺寸的条件下，二倍体雪花酵母（Saccharomyces cerevisiae）会迅速进化为四倍体。从实验开始的前 50 天内出现四倍体，之后的 950 天（近 5000 代，这是目前实验的前沿阶段），四倍体在 10 个重复种群中持续存在，尽管其基因组并不稳定。通过人工重建、生物物理建模和反选择实验，研究人员发现四倍体的出现是因为在这种选择条件下，它能带来直接的适应性优势。四倍体产生的细胞更大、更长，形成的细胞簇也更大。同样的选择优势在长时间的进化过程中维持了四倍体的存在，抑制了在实验室进化实验中常见的向二倍体的逆转。四倍体一旦形成，就为适应性进化开辟了新的遗传途径，通过进化上保守的非整倍体的产生，在宏观多细胞大小的进化中发挥了关键作用。这些结果为 WGD 的进化动态和影响提供了独特的实证见解，展示了 WGD 最初如何因直接的适应性优势而产生，如何被选择作用维持，以及如何通过创造更多可遗传的遗传变异维度，为长期的进化创新提供助力。