纤毛虫与哺乳动物种系-体细胞突变率的线性共变异规律及其进化意义

来自Wang等的研究团队通过研究纤毛虫（Tetrahymena thermophila）这一同时包含种系和体细胞基因组的单细胞生物，首次量化了其体细胞突变率（μS）达种系突变率（μG）的17.3倍，并发现纤毛虫与哺乳动物间存在μS与μG的线性协变关系。该研究否定了细胞分裂速率差异和诱变暴露差异的传统假说，为理解突变率进化机制提供了新视角。

　　

这项突破性研究揭示了生命界一个令人惊奇的规律：尽管纤毛虫和哺乳动物的种系-体细胞分化独立进化而来，但它们的体细胞突变率（μ_S）与种系突变率（μ_G）却呈现出精确的线性相关。以模式生物嗜热四膜虫（Tetrahymena thermophila）为研究对象，科学家们通过突变积累实验测得该物种体细胞碱基替换突变率高达1.32×10^?10/位点/代，是种系突变率的17.3倍。更引人注目的是，当把四膜虫数据与6种哺乳动物比较时，μ_S和μ_G的协变关系呈现出完美的线性趋势，且四膜虫的体细胞突变谱与哺乳动物高度相似。这些发现直接挑战了传统认知——即认为种系与体细胞突变率差异主要源于二者细胞分裂速率不同或环境诱变剂暴露差异。研究暗示，可能存在某种尚未发现的进化机制，使得调控μ_S和μ_G的遗传因素相互耦合，就像被无形的进化绳索捆绑在一起。这一发现为理解癌症发生、衰老过程等涉及体细胞突变的生物学问题提供了全新视角，同时凸显了纤毛虫作为研究突变进化机制的理想模型价值。