第三军医大学

　　来源：第三军医大学在职研究生：假设你正在试图设计一种疫苗来对抗下一季的流感病毒。获得一张能够告诉你各种流感病毒株将如何进化的明细图将会非常有帮助。

　　构建这类的图谱是研究适应度景观(fitness landscape)的进化生物学家们的一个目标，这一概念性工具为可视化及预测进化提供了一种方法。

　　适应度景观这一概念出现于20世纪30年代，在当时是由种群遗传学家Sewall Wright提出。然而绘制出一张详细的适应度景观图却是一项艰巨的挑战，到目前为止构建的一些景观图都相当的粗糙。

　　现在，密歇根大学的一个研究小组报告称，他们绘制出了第一张全面的基因体内适应度景观图——比以往绘制的图谱要大近100倍。研究小组的领导者、密歇根大学生态学与进化生物学系教授张建之(Jianzhi "George" Zhang)说，这些研究结果预计将引起进化生物学家、遗传学家和分子生物学家的兴趣。

　　该研究小组的成果是建立在对面包酵母中一个单基因进行操控的研究工作基础之上，他们的研究论文在线发布在《科学》(Science)杂志上。

　　将适应度景观图看作为一张3D图，能够让研究人员想象出生物体遗传构成与其繁殖后代能力(生物学家们称为适应度)之间的关系。繁殖率是进化成功的最终衡量标准——是唯一重要的度量标准。

　　达尔文适应度是由生物体基因和环境之间的相互作用所决定。在任何特定的环境中，一个生物的遗传构成(基因型)，在与同一物种其他个体的竞争中或是会帮助或是伤害它。

　　适应度景观图是一种可视化基因型与繁殖成功率之间关系的方法。然而出于几个原因，推动适应度景观研究从理论探寻转向实验科学是一个挑战。首先，基因型空间巨大，任何一种生物体都包含大量的遗传可能性。

　　索取NEB定点突变试剂盒Q5 Site-Directed Mutagenesis Kit的详细技术资料请填写联系方式

　　例如，人类基因组是由四种碱基遗传字母A, T, G和 C构成的、包含大约30亿个碱基的一段序列。在遗传序列的每个位置都有四种碱基可供选择，这意味着在一个完整的人类基因型中有着数十亿种可能。

　　为了让这一问题更容易解决，张建之和同事们将焦点放在了来自面包酵母的一个小基因上，面包酵母是一种具有大约6000个基因的单细胞生物。科学家们常利用酵母来获得有关遗传学和细胞生物学的新见解。

　　研究人员选择了一个保存着生成转移RNA(tRNA)遗传指令的基因，tRNA是细胞利用来将氨基酸组装成蛋白质的细胞机器的组成部分。他们选择的这一基因包含75个核苷酸碱基。

　　为了绘制出这一tRNA基因的适应度景观图，研究人员需要评估与基因序列中72个位置每一个位点A, T, C 和G的每一种可能的组合相关的繁殖成功率。

　　因此，他们构建了65,000多种酵母菌株，每种菌株携带着一个独特的基因变种，有一个或以上的序列拼写错误。每一个拼写错误被称作为一个点突变。

　　随后，研究人员将65,000多种酵母菌株一起放置在一个试管中，允许它们在一天内通过无性细胞分裂进行生长。在24小时竞赛期的最后，确定每种酵母菌株的生长速率——实际上是测量它的达尔文适应度。