這個 2025 年的論文,使用尖端科技的結晶,探討 160 年前孟德爾研究碗豆遺傳特徵,背後實際的基因。
Genomic and genetic insights into Mendel’s pea genes
孟德爾遺傳學的課程很多,有興趣可以隨便找個複習。via 這裡
160 年前,公元 1865 年,在研究之路上單打獨鬥的孟德爾,整理過往十多年的研究成果,口頭發表,隔年又寫成論文出版,結果乏人問津。 等到很多年以後,大家才知道,孟德爾參透惹遺傳最根本的奧秘,卻有點早 QQ
孟德爾成功的關鍵是挑選豌豆做實驗。他選出豌豆的 7 款特徵,得知顯性、隱性、獨立分配等遺傳學之道。奇妙的是,這麼多年過去後,我們還是沒有完全釐清 7 款特徵的遺傳基礎。
碗豆有 2 個野生物種:Pisum fulvum 和 Pisum elatius,還有 2 個獨立馴化的物種:Pisum abyssinicum 和 Pisum sativum。 孟德爾當年研究的是 Pisum sativum,這種植物被人類栽培許久,長期高度近親繁殖。
不同碗豆有所差異,可以研究的特徵不少。以現在的知識來看,有些特徵只受到單一基因影響,更多則是更加複雜。孟德爾之所以能率先參透遺傳的迷霧,在於他挑選目標時很明智,選單純好分辨的。
7 款特徵中,4 款之前已經清楚。種子形狀(R)、植株長度(Le)、種子顏色(I)、花色(A)。新研究著重於其餘三款:豆莢形狀(P and V)、未成熟豆莢顏色(Gp)、花著生位置(Fa)。
每一款特徵,論文都有很詳細的分析和解釋。簡單說,影響這些特徵的基因,大多為突變後失去功能(loss of function)。
至於失去功能的原因,很多種。有的是點突變,讓基因無法生成正常的蛋白質產物,也有基因中間出現終止密碼子,還有基因少掉或多出一段,等等。
這便能對應,表現型層次上的顯性、隱性。例如,配備一個正常,以及一個失去功能的顏色基因,碗豆會有顏色。如果兩個都失去功能,顏色就會改變。
如今基因體學發達,探討基因組變異和性狀特徵,關聯性的 GWAS 大行其道。有些人卻覺得 GWAS 找到的目標,未必是真的。 論文強調,至少這七個特徵,GWAS 都有正確找到目標,而且訊號都很明確。因此對於這類狀況,GWAS 算是管用,可以作為初步篩選的工具。
除此之外,在新時代科學的加持下,這個論文還探討碗豆的 72 款特徵。它們大部份比孟德爾鎖定的對象更複雜,有意思的是,其中一些,孟德爾當年也有記錄過,只是無力深究。
假如孟德爾穿越來到現代,要花多久才能學會現在的遺傳學? 我猜應該不用太久!當年他只靠自己,就能把複雜的生物現象及簡單的操縱原理,用數學結合起來。這種人學習遺傳學這種邏輯嚴謹的領域,天生就很適合。
孟德爾,我們懷念他~🌹
論文簡介:
Answers to a 160-year-old riddle about the genetics of Mendel’s pea traits
論文短評:
Unraveling Mendel’s final mysteries: A genomic retelling of pea genetics
新聞:
Century-old genetics mystery of Mendel’s peas finally solved
新聞:
Massive pea study solves last genetic riddles of famed friar
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以前教授說,孟德爾可能或多或少有「做data」,因為希望得到獨立分配律的完美數據做為佐證,所以「有意地」捨棄其他特徵的研究 他選的7個性狀的控制基因剛好各由豌豆七對染色體控制,有些人認為他只挑能夠符合他理論又容易觀察描述的性狀出來發表,在這些條件下,被挑選的任意兩性狀控制基因自然不會在同一對染色體上。 如果再探討其他的基因組合,就難免會有兩個(或更多)性狀的控制基因出現在同一對染色體上,但當時還無法解釋遺傳連鎖,提出無法解釋的現象也可能會阻礙自己的研究之路,也有可能孟德爾是完美主義者(他的數據彷彿豌豆不太crossover)