基因能在不同物种之间跳转,真的很酷!_踏浪资讯网
基因能在不同物种之间跳转,真的很酷!
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  你的基因是从哪里来?

  显而易见的答案是——来自你的父母。他们的卵子和精子融合在一起,创造出独特的遗传物质组合,最终成为了你。然而,新的研究为这个众所周知的故事泼了一盆冷水:原来人类身上发现的大量基因物质,实际上是在过去某个时候,从其他物种身上“跳转”过来的,而这个过程可能是动物进化的主要驱动力,无论是鸭嘴兽还是人类。

人类和其他动物共享大量的遗传物质,这使得遗传学家重新思考传统的遗传观念。| 图片来源:Bill Bachman / Alamy

  人类和其他动物共享大量的遗传物质,这使得遗传学家重新思考传统的遗传观念。| 图片来源:Bill Bachman / Alamy

  遗传物质除了在物种内部从亲代到子代间进行大量纵向传递(vertical transfer),还会在不同物种的水平转移(horizontal transfer),这一想法可能会改变我们对于人类和其他动物如何形成的理解。“研究表明,这种可能来自任何地方的外源DNA,最终会以某种方式进入我们体内,并开始改变周遭的事物。”在最近的《基因组生物学》上发表了一项研究的生物信息学博士后Atma Ivancevic如是说道。

生物界细菌、古菌、真核生物之间,基因水平转移与垂直传递的生命树。图中绿色(色素体)和橙色(线粒体)的线表示了两种类型的基因水平转移。图片来源 | Wikipedia

  生物界细菌、古菌、真核生物之间,基因水平转移与垂直传递的生命树。图中绿色(色素体)和橙色(线粒体)的线表示了两种类型的基因水平转移。图片来源 | Wikipedia

  让我们从头开始。首先,跳跃基因(jumping gene)并非真正的基因,而是基因之间的非编码遗传物质,是可转移的基因成分。人类基因组中超过一半的物质是这种转座子(transposable element,又称转座因子,是一类DNA序列,能够在基因组中通过转录或逆转录,在内切酶的作用下,在其他基因座上出现),然而,它的许多实际功能仍然是一个谜。Ivancevic说:“其中一个功能似乎是尽可能地自我复制。”

  David Adelaide是Ivancevic的导师,也是这篇论文的共同作者。他之前发表的研究发现了一种叫做Bovine-B(BovB)的转座子,能够在各种动物之间跳转,比如犀牛、蜥蜴和鸭嘴兽。为了搞清楚到底是怎么回事,研究小组在759个不同物种的动物、植物和真菌的基因组中,寻找BovB和另一种被称为LINE-1(L1)的转座子。(这759个不同物种的完整基因组已经能够在线获取。)

  Ivancevic说:“我们想要揭示更多信息,看看能否理解转座子为什么在基因组中移动,以及它们到底能够传播多远。我们试图在距离非常遥远的物种之间寻找相似的匹配因子。”

  BovB和L1转座子是真核生物体内最丰富的两种逆转录转座子(retrotransposon),然而,两者具有非常不同的特性,含有两种转座子的生物种类也差异巨大。

  在研究的759个不同物种中,BovB转座子只出现在72个物种中,且完全局限于动物。因为知道BovB转座子可以在物种之间转移,研究人员首先跟踪了这种类型的遗传物质,并且发现了一些奇怪的关联:一些BovB在青蛙和蝙蝠之间至少转移了两次;而且起源于蛇的BovB占牛和羊基因组的比例至少达到了25%。

  人们一直以为L1转座子只是垂直传递,然而,根据Ivancevic的研究,他们在追踪L1后发现,L1占人类基因组的17%,可能比BovB古老得多。他们第一次发现L1也可以水平转移:L1一共出现在559个物种中,包括植物、动物以及几种真菌,普遍存在于除了鸭嘴兽和针鼹之外的所有哺乳类动物中,而鸭嘴兽和针鼹是仅有的两种含有BovB,然而缺失L1的物种。(鸭嘴兽和针鼹是地球上仅存的两种卵生哺乳类动物,属于原兽亚纲中的单孔目,只分布在大洋洲地区。)

  这使得研究小组得出结论:L1转座子很可能从未存在于单孔目动物,相反,它们一定是在1.6亿至1.91亿年前,兽亚纲与原兽亚纲分离时,进入其他哺乳类动物共同祖先的基因组中。

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