突變是生物多樣性和演化的最原始材料，對于突變規律的研究一直是探尋生命最基本規律的前沿領域。經典進化理論認為，突變随機産生，由自然選擇決定去留，但二者之間的這種單向關系，難以解釋普遍存在的突變冷點（如功能重要的保守基因）及熱點（如高變異基因家族）。因此産生了兩派對立的假說：（1）認為功能性基因本身存在某種保護機制來影響其突變産生的概率，從而導緻這些基因在自然選擇中更有優勢，即功能性基因的突變率具有直接的适應性偏好；（2）突變産生的概率主要受堿基組成、區域性質、表觀特征等等因素影響，與基因的功能重要性沒有直接的關聯（即功能性基因的突變率沒有直接的适應性偏好），但相關影響因素可以受自然選擇影響，間接形成了不同類型基因的突變率差異。兩種假說的争論成為進化生物學最經典也是最本質的學術争議之一，但受限于突變率極低、且極易受到選擇作用和各種技術噪聲的幹擾，導緻相關假說的證明一直是領域内的難點。
我校伟徳国际官网登录入口田大成/楊四海/王龍團隊與巴斯大學Laurence D. Hurst教授合作，一直緻力于突變産生與保留規律的探索。在前期的工作中，課題組以拟南芥、水稻、桃樹等等為主要實驗材料，直接對單世代的親本和子代進行全基因組測序，最小化了選擇作用的影響，實現了對植物突變過程的精準分析，在此基礎上直接證實了雜合率對于突變率的促進作用（詳見https://news.nju.edu.cn/zhxw/20150717/i81800.html），該發現完善了突變随機性理論，表明基因組的突變率和自然選擇可以借助雜合率建立雙向聯系，而突變冷熱點是該相互作用的産物之一，并不依賴直接針對功能性基因的“突變率适應性偏好”，為第二種假說提供了有力的證據。課題組同時還将對于突變規律的探索擴展到個體發育過程，全面解析了植物體細胞突變特征，發現該過程同樣缺乏自然選擇直接幹預功能性基因突變率的證據，并揭示了幹細胞家系對在突變管控中的重要作用（詳見https://news.nju.edu.cn/xsdt/20190412/i93614.html及https://news.nju.edu.cn/xsdt/20211008/i104817.html）。
2022年，國際科研團隊Monroe等人在《Nature》雜志發文（https://www.nature.com/articles/s41586-021-04269-6），再次提出功能性基因具有直接的突變率适應性偏好，表示在拟南芥中證實了該偏好性。文章發表後引起了廣泛的關注，被很多報導評價為是“颠覆性/改寫教科書式”的發現。田大成/楊四海/王龍團隊基于前期的工作積累，敏銳地注意到該文章的一系列理論推導和論據存在較大的缺陷，于是對該工作進行了重新分析與評估，并結合實驗室積累的數據分析發現（圖1）：（1）Monroe等人的結果可以近乎完美的用随機噪聲或者轉座子的影響來解釋，導緻突變率适應性偏好的解釋存疑；（2）Monroe等人的體細胞突變數據受到了大量技術噪聲的幹擾，導緻其突變率遠高于正常水平3~4個數量級，并且嚴重偏離植物自發突變的方向和特征；（3）利用Monroe等人的數據中相對可靠的少部分數據進行分析，無法得到與原作者相同的偏好性結論。綜上，田大成/楊四海/王龍團隊對該文章提出了挑戰，相關工作以Matters arising文章的形式，于2023年7月26日在Nature期刊上發表（https://www.nature.com/articles/s41586-023-06314-y）。
對于相關質疑，Monroe等人通過加入新的數據來佐證回複（https://www.nature.com/articles/s41586-023-06315-x），并對之前的文章進行了勘誤（https://www.nature.com/articles/s41586-023-06387-9）。但值得注意的是，回複中的很多“新”證據依然采取了較為寬松的策略，導緻核心問題在回複中并未得到比較直接的解決，需要讀者謹慎對待；并且同時已經有其它報導證實，在酵母以及人類等物種中（Melde et al., 2022, Current Opinion in Genetics & Development; Liu and Zhang, 2022, Molecular Biology and Evolution）均未檢測到Monroe等人提出的偏好性。
我校王龍副教授為論文的第一作者，楊四海教授和巴斯大學Laurence D. Hurst教授為文章的共同通訊作者，巴斯大學的Alexander T. Ho為文章的合作者。
該研究得到國家自然科學基金委面上項目（31970236，32270664，32170327）的資助。