人民的科学家——生物谷专访南大教授田大成

田大成教授去年探望下乡时居住的地方和朋友（右一为田大成教授）

7月20日（英国时间），顶级学术期刊Nature刊登了南京大学田大成教授等自主完成的研究成果——“Indel（插入/缺失）诱变假说”（Nature论文全名：Single-nucleotide mutation rate increases close to insertions/deletions in eukaryotes）。此次研究成果是我国自主完成的理论创新型研究，在国内外引起很大反响。田大成教授通过此文章提出了遗传变异的新理论，并引出一门新的学科：非对称遗传学。借此机会我们生物谷（Bioon.com）有幸采访到田大成教授，与大家一起分享这一振奋人心的研究成果！

Bioon.com：田教授，您能不能先给大家简单介绍一下您这次发表在Nature上面的研究内容？这个研究项目您进行了多久？有没有遇到什么难点？

田大成教授：生物进化的漫长过程中，造成生物多样性的遗传差异是如何产生、积累乃至保留下来的？显然，这是遗传进化科学中需要解决的核心问题，也是整个生命科学面临的基本问题之一。为此，众多研究者做出了长期的努力。明确了DNA的核苷酸序列中普遍存在的自发突变，是遗传变异的基本来源，突变是生物进化的第一原因。

对自发突变机制的经典认识是，自发突变受一系列因素的影响、是一系列变化的结果，具有随机性和稀有性。90年代以来，由于DNA测序技术的突破性进展，使自发突变在基因组中的数量和分布有了精确的估计。确认了自发突变在基因组中不是随机分布的，突变热点普遍存在于基因组中，突变率在突变热点是很高的。这对传统的突变随机性和稀有性的认识形成巨大挑战。遗憾的是，尽管众多研究者做了大量的努力，但是并没有找到一种普遍的机制来解释突变热点的产生。

在这种背景下，我们比对了人、黑猩猩、恒河猴、小鼠、大鼠、果蝇、两个水稻和三个酿酒酵母基因组，发现了插入/缺失(Indel)两侧的碱基点突变出现的频率较其他区域要高的多；Indel附近的突变率比一般自发突变率高10倍左右；某一段DNA序列的突变率取决于该序列与Indel的距离，两者有高度负相关关系；这种负相关关系在各个基因组中都是普通存在的。在此基础上，我们提出了"Indel诱变假说"。该假说可用不同物种的基因组作参照系而加以检验。多种检验方法结果支持Indel诱变假说。

Indel诱导自发突变的机制的发现具有重大科学意义，可以解释很多生物学上悬而未决的问题：

1）自发突变的数量是由Indel的数量和密度所决定，因而基因组各区域的突变率很不相同。但Indel本身是一种点突变，其发生有一定的随机性，因而其诱发的突变也有一定的随机性；自发突变的数量在Indel附近并不稀有，但远离Indel的区域是稀有的。

2）找到了多数自发突变的发生根源，也就是说，生物多样性的最初变异来源，主要是Indel诱导产生的。

3）Indel在编码区间比碱基置换对基因功能的影响大得多，从而更易被自然选择所淘汰，使保守区间的突变率降低。换句话说，自然选择很大程度上是通过对Indel的选择而实现的，自发突变率的高低很大程度上是自然选择的结果。

4）生物通过调节自身变异能力而适应环境的能力，比我们原先想象的要大得多，即突变在进化中的作用要大得多。

由上述可知，该项目的研究本身是非常容易的，但要在Nature发表，也算历经波折、十易其稿。获得研究结果到成文，大致一年时间，2006年3月10日投稿，历经6次修回、5个Reviewers，于2008年1月19日重新投稿（即Nature上的接收日期），7月20日发表。

[1] [2] [3] 下一页