6600万年前,一颗珠峰大小的陨石撞向地球。非鸟类恐龙全军覆没,地球上约三分之一的生命消失。但许多植物活了下来——不是靠运气,而是靠一种古老的生存策略:把自己"复制粘贴"一遍。

《细胞》杂志发表的一项新研究揭示了这一机制。比利时根特大学的Yves Van de Peer团队分析了470种开花植物的基因组,发现全基因组复制(即生物体意外获得额外的染色体组)可能帮助植物度过了地球历史上最极端的环境剧变。

大多数生物携带两套染色体,父母各贡献一套。但许多开花植物拥有更多——栽培香蕉有三套,小麦可达六套,这种状态称为"多倍体"。全基因组复制在植物中相对常见,但代价高昂:更大的基因组需要更多营养维持,增加有害突变风险,还会影响繁殖能力。因此野生环境中只有少量复制的基因组能代代相传。

研究团队构建了迄今最大规模的相关数据集之一。他们寻找几乎完全相同的基因块——这是过去全基因组复制事件的标志,再将数据与44份植物化石信息比对,估算这些复制发生的时间。

结果呈现出惊人规律:存活下来的基因,往往起源于环境剧变时期的全基因组复制。这些时期包括6600万年前的陨石撞击、多次全球降温导致生态系统崩溃的阶段。Van de Peer指出:"在稳定环境中,全基因组复制常被视为进化死胡同;但在极端环境下,它能带来意想不到的优势。"

复制带来的额外基因可以增加遗传变异,让基因演化出新功能。这些变化可能帮助生物更好地耐受高温、干旱等压力。研究人员认为,这一古老策略或许能为当今植物应对快速气候变化提供启示。