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pk10手机投注app>> 教育教学>>PNAS:哺乳动物中发觉横向基因跳跃
添加时间:2011-8-4 文字大小:

人类通常“纵向”获得自身基因,即基因遗传自父母和他们的祖先。细菌则不仅以这种“纵向”方式获得基因,还能以“横向”方式从一个不相干的细菌传递基因。在最新一期出版的美国《国家科学院院刊》(PNAS)上,美国得克萨斯大学的生物学家又有了一项意想不来的发觉:横向基因跳跃也发生在哺乳动物和两栖动物身上。这一发觉如果得来证实,也许将改变人类对进化的理解。

这个“肇事者”就是在人类所有细胞中发觉的一类寄生DNA——转座子。领导该项研究的塞德里克·凡斯考特说,这个他称之为“太空入侵者”的转座子,通过捎带病毒的方式,在数百万年前横向传递给了某些物种。

然后,转座子将其自身同化为性染色体,以确保它能传给宿主的下一代。凡斯考特说,这在概念上是非常有意思的,那就是哺乳动物DNA的某些部分并非来自它的祖先种群。

外来入侵首发觉

研究人员发觉,在经过3400万年的进化而分离出的7个物种中,除去26个基因组,其他基因组中均有一个近乎等长的DNA片段——hAT转座子。

这些物种分布广泛,包括有丛猴、南美负鼠、非洲爪蛙和马岛猬(一种外形像刺猬的哺乳动物,但实际上跟大象更为亲缘接近)。

入侵的DNA,可在丛猴身上看来,却在其他灵长类动物身上看不来;可在马岛猬身上看来,却在大象身上看不来。这样的现象似乎暗示着某些比标准遗传更为奇异的东西。

然而,这样的零星分布也并不能将传统遗传方法排除在外,因为有些物种在整个进化历史中可能已丢失了这个转座子DNA

因此,研究人员检视了hAT转座子的位置,如果它遗传自一个共同的祖先,相对于每个物种中的其他基因,它应在相同位置上被发觉。但是,研究人员并没有找来这样的一个个案。

自从首次转移进入基因组中,hAT就快速地进行复制。在马岛猬中,研究人员发觉了9.9万个hAT的副本,它们组成了一个相当大的DNA组块。凡斯考特估量,这一点必定对其进化发展具有巨大的影响。

凡斯考特说,他期望看来能有更多关于横向基因跳跃的研究报告。“我们正在讨论一个范式转移,因为迄今为止,横向转移在动物物种中一直非常少见。但实际上,它要比我们想象的更为普通。”

物种灭绝有新解

研究人员认为,hAT转座子入侵发生在大约3000万年前,并至少在两个大洲进行传播。凡斯考特说:“这就像一种传染病,一个物种能够感染另一个在遗传学上和地理上并不接近的物种。它发生得如此扑朔迷离,都有些令人害怕。”

它也许并不是一个巧合,因为入侵发生的时间恰逢进化史上大量哺乳动物灭绝的时期。凡斯考特说,人们通常将哺乳动物灭绝事件回咎于气候变化,但是不是这种入侵造成了物种灭绝呢,这样的假设一点也不为过。

hAT转座子虽然并不出现在人类身上,但人类基因组的大约45%拥有转座子的“血统”。

凡斯考特关于hAT转座子的研究,第一次揭示了“跳跃基因”已渗透入哺乳动物的基因组,也第一次证明了几乎在同时,这样的入侵发生在世界不同地区的一系列毫不相干的物种身上。

凡斯考特认为,也并不能排除出现在哺乳动物中的另一种转座子的“攻击”,蝙蝠就是最可能成为源头的物种。出于某种原因,蝙蝠被看作是接收转座子的最大嫌疑犯,也许是因为它们携带的病毒。

严复后果须谨防

凡斯考特说,蝙蝠是一种因携带大量病毒而臭名昭著的留存物种,它携带的病毒包括对人类非常危险的狂犬病病毒、SARS病毒及埃博拉病毒。“由于这些蝙蝠充斥着活性DNA转座子,并且经常发生病毒外溢,因此将一个活性DNA转座子转移给人类的大门似乎永远敞开着。这是相当可怕的。”

英国利物浦大学进化生物学家格雷格•赫斯特指出,这个新转座因子的来来对进化具有复要意义,因为新因子往往更为活跃。它们将比旧因子更多地发生跳跃,而旧因子常驻的基因组则已进化为抑制这样的行为。

赫斯特说,在基因组中发生转座子四处跳跃的情况所造成的大多数后果将是有害的,但也有一些是有利的。“当这种情况发生的时候,物种生命进化的快车道上就必定会发生一些碰撞事故。” (来源:科学网)

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