圖片展示了BovB轉座子廣泛存在于進(jìn)化樹(shù)的各物種中——例如海膽、大象、奶牛和蛇。
澳大利亞阿德萊德大學(xué)(University of Adelaide)的科學(xué)家認為，物種間廣泛的基因轉移完全不同于父母向后代遺傳，它從根本上改變了當今哺乳動(dòng)物的基因組，并成為進(jìn)化的重要驅動(dòng)力。7月8日發(fā)表在《基因組生物學(xué)》(Genome Biology)雜志上的研究結果表明，水平基因轉移遠比人們想象的普遍。
在世界上最大的所謂的“跳躍基因”研究中，研究人員追蹤到兩種特定的跳躍基因，它們跨越了759個(gè)植物、動(dòng)物和真菌物種。這種跨物種轉移甚至出現在動(dòng)物和植物之間，并在整個(gè)進(jìn)化歷程中頻繁發(fā)生。這些跳躍基因實(shí)際上是小片段的DNA，它們能夠在整個(gè)基因組中自我復制，這被稱(chēng)為轉座子。
研究人員所追蹤到的轉座子——L1和BovB——曾作為外來(lái)DNA進(jìn)入哺乳動(dòng)物體內。這是第一次有人發(fā)現對人類(lèi)如此重要的L1轉座子可在物種間跳躍。
這項研究的負責人、阿德萊德大學(xué)生物信息學(xué)中心主任David Adelson教授說(shuō)：“跳躍基因，準確的稱(chēng)呼為反轉錄轉座子，可在不同物種的基因組中自我復制。盡管還可能涉及到昆蟲(chóng)(如蜱蟲(chóng)、蚊子)或病毒，但跳躍基因是如何做到這一點(diǎn)的目前尚不清楚——這仍然是一個(gè)大難題?！?/p>
“這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)為水平轉移，不同于常規的親子轉移，它對哺乳動(dòng)物的進(jìn)化產(chǎn)生了巨大的影響。例如奶牛和綿羊25%的基因組源于跳躍基因?！盇delson教授說(shuō)，“把跳躍基因想象成寄生蟲(chóng)，DNA里有什么并不是那么重要——實(shí)際上，它們會(huì )把自己引入其他基因組，從而破壞基因及其調控方式?！?/p>
論文的第一作者、阿德萊德大學(xué)醫學(xué)院博士后Atma Ivancevic博士說(shuō)：“人們曾經(jīng)認為L(cháng)1轉座子只能從父母遺傳給后代。以往的大多數研究只觀(guān)察了少數物種，并沒(méi)有發(fā)現基因轉移，而我們研究了盡可能多的物種?！?/p>
人類(lèi)的L1轉座子與癌癥和神經(jīng)紊亂有關(guān)，了解其遺傳性對理解疾病的進(jìn)化十分重要。他們發(fā)現L1s在真菌中并不常見(jiàn)，但在植物和動(dòng)物中大量存在。而最令人驚訝的發(fā)現是，兩種關(guān)鍵的哺乳動(dòng)物物種——澳大利亞的單孔目動(dòng)物(鴨嘴獸和針鼴)缺乏L1s——表明這種基因是在單孔目分化出去之后才進(jìn)入到哺乳動(dòng)物的進(jìn)化通路之中的。
Adelson教授說(shuō)：“我們認為L(cháng)1s進(jìn)入哺乳動(dòng)物的基因組是過(guò)去1億年哺乳動(dòng)物快速進(jìn)化的主要驅動(dòng)力?！?/p>
研究小組還研究了BovB轉座子在物種間的轉移，這種跳躍基因要年輕得多：它最初發(fā)現于奶牛，但后來(lái)被證實(shí)它在很怪異的動(dòng)物組合之間跳躍，包括了爬行動(dòng)物、大象和有袋類(lèi)動(dòng)物。Adelson教授早期的研究發(fā)現，蜱蟲(chóng)很可能是BovB跨物種轉移的推動(dòng)者。
新的研究通過(guò)擴展分析發(fā)現BovB的跳躍比先前預期的更加廣泛，它已經(jīng)在青蛙和蝙蝠之間轉移了至少兩次，新的潛在媒介物種包括床虱、水蛭和蝗蟲(chóng)。研究小組認為，研究昆蟲(chóng)類(lèi)群有助于找到更多跨物種轉移的證據。他們還致力于研究其他跳躍基因，并探索水生載體的可能性，如船蛆和線(xiàn)蟲(chóng)。
Adelson教授說(shuō)：“盡管最近的研究分析了超過(guò)750個(gè)物種的基因組，但我們對水平基因轉移的認識還處于皮毛階段，還有更多的物種和其他類(lèi)型的跳躍基因有待研究?！?/p>
編譯：燈絲 審稿：alone 編輯：程建蘭
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