來源：第三軍醫(yī)大學在職研究生：假設(shè)你正在試圖設(shè)計一種疫苗來對抗下一季的流感病毒。獲得一張能夠告訴你各種流感病毒株將如何進化的明細圖將會非常有幫助。

　　構(gòu)建這類的圖譜是研究適應度景觀(fitness landscape)的進化生物學家們的一個目標，這一概念性工具為可視化及預測進化提供了一種方法。

　　適應度景觀這一概念出現(xiàn)于20世紀30年代，在當時是由種群遺傳學家Sewall Wright提出。然而繪制出一張詳細的適應度景觀圖卻是一項艱巨的挑戰(zhàn)，到目前為止構(gòu)建的一些景觀圖都相當?shù)拇植凇?/p>

　　現(xiàn)在，密歇根大學的一個研究小組報告稱，他們繪制出了第一張全面的基因體內(nèi)適應度景觀圖——比以往繪制的圖譜要大近100倍。研究小組的領(lǐng)導者、密歇根大學生態(tài)學與進化生物學系教授張建之(Jianzhi "George" Zhang)說，這些研究結(jié)果預計將引起進化生物學家、遺傳學家和分子生物學家的興趣。

　　該研究小組的成果是建立在對面包酵母中一個單基因進行操控的研究工作基礎(chǔ)之上，他們的研究論文在線發(fā)布在《科學》(Science)雜志上。

　　將適應度景觀圖看作為一張3D圖，能夠讓研究人員想象出生物體遺傳構(gòu)成與其繁殖后代能力(生物學家們稱為適應度)之間的關(guān)系。繁殖率是進化成功的最終衡量標準——是唯一重要的度量標準。

　　達爾文適應度是由生物體基因和環(huán)境之間的相互作用所決定。在任何特定的環(huán)境中，一個生物的遺傳構(gòu)成(基因型)，在與同一物種其他個體的競爭中或是會幫助或是傷害它。

　　適應度景觀圖是一種可視化基因型與繁殖成功率之間關(guān)系的方法。然而出于幾個原因，推動適應度景觀研究從理論探尋轉(zhuǎn)向?qū)嶒灴茖W是一個挑戰(zhàn)。首先，基因型空間巨大，任何一種生物體都包含大量的遺傳可能性。

　　索取NEB定點突變試劑盒Q5 Site-Directed Mutagenesis Kit的詳細技術(shù)資料請?zhí)顚懧?lián)系方式

　　例如，人類基因組是由四種堿基遺傳字母A, T, G和 C構(gòu)成的、包含大約30億個堿基的一段序列。在遺傳序列的每個位置都有四種堿基可供選擇，這意味著在一個完整的人類基因型中有著數(shù)十億種可能。

　　為了讓這一問題更容易解決，張建之和同事們將焦點放在了來自面包酵母的一個小基因上，面包酵母是一種具有大約6000個基因的單細胞生物�？茖W家們常利用酵母來獲得有關(guān)遺傳學和細胞生物學的新見解。

　　研究人員選擇了一個保存著生成轉(zhuǎn)移RNA(tRNA)遺傳指令的基因，tRNA是細胞利用來將氨基酸組裝成蛋白質(zhì)的細胞機器的組成部分。他們選擇的這一基因包含75個核苷酸堿基。

　　為了繪制出這一tRNA基因的適應度景觀圖，研究人員需要評估與基因序列中72個位置每一個位點A, T, C 和G的每一種可能的組合相關(guān)的繁殖成功率。

　　因此，他們構(gòu)建了65,000多種酵母菌株，每種菌株攜帶著一個獨特的基因變種，有一個或以上的序列拼寫錯誤。每一個拼寫錯誤被稱作為一個點突變。

　　隨后，研究人員將65,000多種酵母菌株一起放置在一個試管中，允許它們在一天內(nèi)通過無性細胞分裂進行生長。在24小時競賽期的最后，確定每種酵母菌株的生長速率——實際上是測量它的達爾文適應度。