DNA 受损且未修复时发生的突变是进化的主要“燃料”。达尔文进化论的核心假设是它们是随机产生的，只有自然选择才能决定在进化过程中哪些基因变化得更快，哪些基因变化得更慢。这一核心假设现在已被推翻。
“我们一直认为基因组中的突变完全是偶然产生的，”加州大学戴维斯分校植物科学系助理教授、该论文的第一作者格雷·门罗说。 “现在我们发现突变模式不仅非常非随机；而且它的非随机性对植物有利。”
马克斯·普朗克生物研究所的科学主任、该研究的资深作者Detlef Weigel 评论道：“这是对突变和进化发生方式的全新视角。”
保护植物免受有害突变
研究人员在一个受保护的实验室环境中种植了广泛分布的杂草拟南芥样本，所有植物，包括那些带有有害突变的植物，都可以繁殖。这种有害的突变通常会被自然界中普遍存在的选择压力迅速消除，从而在观察到它们之前就消失了。通过分析数百种实验室种植植物的基因组，科学家可以识别数千种出现的突变。
复杂的统计分析表明，突变绝不像研究人员预期的那样随机分布在基因组中。相反，他们发现基因组中突变很少的区域，而其他区域的突变则更为常见。在那些突变较少的区域，每个细胞所需的基因的表达量大大增加，因此对每个植物的生存至关重要。 Weigel 说：“这些基因组区域对新突变的有害影响最为敏感，因此DNA 损伤修复似乎在这些区域特别有效。这就好像进化是在玩骰子——它会受到最大的伤害。”重要基因的风险被最小化。”
经典进化论的新视角
科学家发现，细胞核中包裹DNA的不同类型的蛋白质与突变的出现高度相关。门罗说：“这给了我们一个好主意，这样我们就可以预测哪些基因比其他基因更有可能发生突变。”
韦格尔强调，从经典进化论的角度来看，这些结果是完全出乎意料的：“人们早就知道，在进化过程中，基因组的某些区域比其他区域积累了更多的变异，”他解释道。“乍一看，我们的发现似乎与公认的智慧相矛盾，即它只是反映了自然选择在实际观察到突变之前消除了突变。然而，尽管典型基因组中突变分布不均匀，但重要的是区域并不完全没有突变，因此这些区域也可以进化，尽管比基因组的其他部分慢。”
未来在育种和医学研究中的用途
门罗说：“植物已经进化出一种方法来保护其最重要的基因免受突变。” “这很令人兴奋，因为我们甚至可以利用这些发现来思考如何保护人类基因免受突变。未来，人们可能会利用它们来预测哪些基因是育种的最佳目标，因为它们进化得如此之快，或者哪些基因最适合育种。”可能会导致人类疾病。”
