科学家们利用新开发的遗传时钟技术，成功确定了波罗的海一株海草克隆体的年龄为1402岁，这是迄今为止已知最古老的海洋植物。这项研究不仅为克隆物种的长寿和生存提供了洞见，还对保护遗传学和发现最古老生物体具有重要意义。
国际研究人员开发了一种新的遗传时钟，准确测定了一个1402岁的海草克隆体，为海洋环境中克隆物种的长寿和生存提供了洞见，这对保护遗传学和潜在的最古老生物体的发现具有影响。
波罗的海的一个海草克隆体超过1400岁。
来自基尔、伦敦、奥尔登堡和加利福尼亚州戴维斯的合作研究团队，成功使用突破性的遗传时钟确定了一种巨大的海洋植物克隆体的年龄。他们首次将波罗的海的一个海草克隆体的年代定为大约1400年前的迁移时期。这种创新的时钟有潜力被广泛应用于多种物种，包括珊瑚、藻类和陆地植物，如芦苇和覆盆子。他们的发现发表在《自然生态与进化》杂志上。
“无性繁殖作为替代的繁殖方式在动物、真菌和植物界中普遍存在，”基尔海洋研究中心（GEOMAR）海洋生态学教授、研究负责人Thorsten Reusch博士解释说。这些所谓的“克隆物种”通过分枝或芽生产生遗传上相似的后代，并且常常达到足球场大小或更大。然而，这些后代在遗传上并不完全相同。
由GEOMAR研究人员领导的先前工作已经表明，体细胞突变在营养后代中累积，这一过程类似于癌症。现在，由Reusch教授、伦敦玛丽女王大学（QMUL）的Benjamin Werner博士和奥尔登堡大学功能海洋生物多样性赫姆霍兹研究所（HIFMB）的Iliana Baums教授领导的团队，利用这一突变累积过程开发了一种新的分子时钟，可以高精度地确定任何克隆体的年龄。
遗传时钟的应用
基尔大学的研究者们，在Reusch教授的领导下，将这种新的时钟应用于全球广泛分布的海草Zostera marina（鳗草）的数据集，从太平洋到大西洋和地中海。特别是在北欧，团队发现了数百年的克隆体，与大橡树的年龄相当。
被识别出最古老的克隆体是1402岁，来自波罗的海。尽管环境恶劣且多变，这个克隆体还是达到了这个高龄。这使得鳗草克隆体比格陵兰鲨鱼或海洋蛤蜊还要年长，后者只活了几百年。
波罗的海的海草种群。这不是一个种群，而是一个克隆体。信用：Pekka Tuuri
这些新的年龄和长寿估计填补了一个重要的知识空白。特别是在海洋栖息地，许多基本的栖息地形成物种，如珊瑚和海草，可以通过营养方式繁殖，它们的克隆体可以变得非常大。从亲本克隆体连续产生小的、遗传上相同但物理上分离的芽或片段意味着这些物种的年龄和大小是脱钩的。新的研究现在提供了一个高精度地测定这些克隆体年龄的工具。“这些数据反过来，是解决保护遗传学中一个长期难题的先决条件，即为什么这样大的克隆体能够在多变和动态的环境中持续存在，”Reusch说。
一旦高质量的鳗草基因组可用，工作就可以开始了。研究的另一个关键因素是，加利福尼亚大学戴维斯分校（UC Davis）的同事们在他们的培养罐中保存了一个海草克隆体长达17年，这作为一个校准点。“这篇论文展示了癌症进化生物学家和海洋生态学家之间的跨学科互动如何带来新的见解，”伦敦玛丽女王大学数学和癌症进化讲师Benjamin Werner博士说，他专注于肿瘤的体细胞进化，这些肿瘤也是通过克隆方式发展的。HIFMB的分子生态学家Iliana Baums教授补充说：“我们现在可以将这些工具应用于濒危的珊瑚，以制定更有效的保护措施，我们迫切需要这些措施，因为前所未有的热浪威胁着珊瑚礁。”
“我们预计，其他海草物种及其克隆体，特别是属Posidonia的克隆体，它们延伸超过十公里，将显示出更高的年龄，因此将成为地球上最古老的生物体，”Reusch说。这些将是下一个研究对象。
参考文献：
“一种克隆物种的体细胞遗传时钟”由Lei Yu, Jessie Renton, Agata Burian, Marina Khachaturyan, Till Bayer, Jonne Kotta, John J. Stachowicz, Katherine DuBois, Iliana B. Baums, Benjamin Werner和Thorsten B. H. Reusch撰写，2024年6月10日，自然生态与进化。DOI: 10.1038/s41559-024-02439-z