进化传统上与复杂性增加和新基因获得的过程相关联。然而，基因组时代的爆炸性发展显示，基因丧失和简化在物种进化中比之前认为的更为频繁，可能有利于新的生物适应，促进生物体的生存。这种进化驱动因素似乎是反直觉的——在遗传学方面“少即是多”——现在揭示了一种令人惊讶的维度，响应新的进化概念“少，但多”，即大规模基因丧失后又通过基因重复产生大规模扩增的现象。
进化传统上与复杂性增加和新基因获得的过程相关联。然而，基因组时代的爆炸性发展显示，基因丧失和简化在物种进化中比之前认为的更为频繁，可能有利于新的生物适应，促进生物体的生存。这种进化驱动因素似乎是反直觉的——“少即是多”在遗传学方面——现在揭示了一种令人惊讶的维度，响应新的进化概念“少，但多”，即大规模基因丧失后又通过基因重复产生大规模扩增的现象。
这是在《分子生物学与进化》期刊上发表的一篇文章的主要结论之一，该文章由巴萨罗那大学生物系基因组学部分和生物多样性研究所（IRBio）团队主导，冲绳科技大学（OIST）的团队也参与了该研究。论文识别了新的进化模式，并勾勒出一个新的场景，标志着由大规模基因丧失和重复驱动的基因变化和进化适应的巨大潜力。
少，但多：一种新的进化场景
关于基因丧失对物种多样化和创新进化出现的影响还有很多问题。“基因丧失是生物尺度上普遍存在的一种机制，代表着能够产生遗传变异和生物适应的进化驱动力，这在传统上被称为‘少即是多’假说，”研究的领导者、巴萨罗那大学遗传学、微生物学与统计学系Evo-Devo（进化与发育）研究小组的成员克里斯蒂安·卡涅斯特罗表示。
现在，新的论文描述了一种新的进化框架，称为“少，但多”，在基因丧失作为进化驱动力的重要性方面扩展了之前的模型。
这项研究是加斯帕尔·桑切斯·塞尔纳博士论文的一部分，专注于研究游泳生物——海洋浮游生物中的一种名为Oikopleura dioica 的物种，它属于被囊动物——脊椎动物的姐妹群，并与进化历史有着系统发育的联系。在这个研究模型——一个自由生活的被囊动物或附属动物——团队重建了成纤维生长因子（FGF）基因家族的进化历史，这在生物体的发育过程中至关重要。
“研究结果表明，基因丧失的过程将FGF生长因子基因家族的数量从八个减少到仅两个，分别是Fgf9/16/20和Fgf11/12/13/14家族。这些幸存的亚家族在进化过程中翻倍，形成了附属动物中的十个基因，”论文的第一作者桑切斯·塞尔纳解释道。“特别是，Fgf9/16/20和Fgf11/12/13/14可能代表了一组最小的亚家族，分别保留了分泌和细胞内功能，并揭示了FGF系统进化的重要信息，”他继续说道。
从固着生活到主动游泳
这项研究为脊索动物组中FGF亚家族的进化提供了新的视角，展示了在附属谱系从海鞘分叉后，起源于基因家族的大规模丧失和重复。这些变化促成了自由生活的被囊动物间的形态分歧，例如O. dioica。
“我们的研究提出了一种新的假说，关于FGF基因的丧失和重复如何可能与发育变化有关。我们讨论的是进化创新——形态和体型的变化等——推动了海鞘式固着生活方式向自由生活、主动游泳的形态，如附属动物的进化，”桑切斯·塞尔纳表示。
该研究还识别了O. dioica来自不同地区FGF基因的结构差异，提供了这些迅速进化的种群如何变成隐蔽物种（即由在形态和基因组上非常相似的生物组成，迄今为止被归类为同一物种）的一手分子证据。
“少，但多”的进化模型“帮助我们理解，有时丧失为后续的获得打开了新的可能性，因此，损失对于有利于新适应的进化起源是必要的，”克里斯蒂安·卡涅斯特罗总结道。
