【2026年5月】 一项针对470种被子植物的大规模基因组分析显示，古老的全基因组复制事件在地球历史上多次剧烈环境变化和生物大灭绝时期显著聚集，研究人员认为，这一现象或反映出自然界在危机时期存在一种“备份”式的遗传机制。

研究由根特大学研究员 Yves Van de Peer 等人主导，相关论文于2026年5月8日发表在《Cell》杂志上。论文作者 Chen 等人构建了一个涵盖470种被子植物的综合基因组数据集，并在其中识别出132个古老的全基因组复制（whole-genome duplication, WGD）事件。通过时间校准，团队发现这些事件并非随机分布，而是集中出现在若干关键环境动荡和灭绝阶段。

多倍体在植物中的双刃剑角色

大多数生物通常携带两套染色体，分别来自父母各一套。然而，在被子植物中，随机发生的全基因组复制会使部分物种额外获得一套或多套染色体，从而形成多倍体。例如，多数栽培香蕉为三倍体，小麦则可拥有多达六套染色体。

研究指出，全基因组复制在植物中相对常见，但伴随明显成本：更大的基因组需要更多养分维持，积累有害突变的风险增加，并可能削弱生殖能力。因此，在自然环境中，只有极少数完成复制的基因组能够长期保留下来并传递给后代。

与此同时，基因组复制也会显著增加遗传变异，为基因功能分化和新功能的产生提供空间。这类变化可能提升植物对高温、干旱等环境压力的耐受能力。Van de Peer 表示，在环境相对稳定的条件下，全基因组复制常被视为“进化的死胡同”，但在条件恶劣时，这一特征可能转化为优势。

复制事件与环境危机高度重合

为探究哪些复制基因组能够在进化过程中持续存在，研究团队利用470种被子植物的基因组数据，构建了同类研究中规模较大的数据库之一。他们在基因组中寻找几乎成对出现的基因块，以此作为历史上发生过全基因组复制的标志。

随后，研究人员将这些基因组信号与44个植物化石记录进行比对，用以推算各次复制事件的大致时间。分析结果显示，那些在后代中长期保留下来的复制基因组，多起源于地球环境剧烈动荡的时期。

论文指出，这些时期包括约6600万年前与小行星撞击相关的大灭绝事件、多次全球降温导致生态系统崩溃的阶段，以及约5600万年前的古新世—始新世极热期（Paleocene–Eocene Thermal Maximum, PETM），即一个全球气温快速上升的时期。

研究团队认为，这一时间分布模式有助于解释一个长期存在的问题：多倍体在植物界十分普遍，但只有少数多倍体基因组能够在进化尺度上维持数百万年。结果显示，在极端环境条件下，多倍体植物可能获得了相对优势，一些通常被视为负担的特征——例如维持更大、更复杂的基因组——在此类情境下可能转变为有利因素。

或为理解植物应对气候变化提供线索

研究还将古环境事件与当前气候变化进行了对比。论文指出，在 PETM 期间，全球气温在约10万年内上升了5至9摄氏度，这一升温幅度与当前观测到的变暖趋势相当。Van de Peer 表示，尽管当今气候变暖的速度更快，但从古环境记录来看，多倍体可能在类似的压力条件下帮助植物存活和适应。

作者认为，这些发现为理解被子植物在地球历史多次环境危机中的存续提供了新的视角，也为研究植物在当前和未来气候变化情景下的潜在应对方式提供了参考。

该研究题为《环境动荡期间多倍体的兴起》（The Rise of Polyploidy During Environmental Upheaval），由 Hengchi Chen 等人撰写，在线发表在《Cell》杂志，doi: 10.1016/j.cell.2026.04.008。