基因的跨物種轉移推動了進化



阿德萊德大學的科學家們不僅僅是我們父母的產品,而且已經證明物種之間廣泛的基因轉移從根本上改變了當今哺乳動物的基因組,并成為進化的重要驅動力。

基因的跨物種轉移推動了進化

在世界上最大規模的所謂“跳躍基因”研究中,研究人員在759種植物,動物和真菌中追蹤了兩種特殊的跳躍基因。這些跳躍基因實際上是小片段的DNA,可以在整個基因組中復制自身,并被稱為轉座因子。

他們發現甚至在植物和動物之間的跨物種轉移在整個進化過程中經常發生。

他們追蹤的兩種轉座因子-L1和BovB-作為外源DNA進入哺乳動物。這是第一次有人證明人類中重要的L1元素在物種之間跳躍。

“跳躍的基因,正確地稱為反轉錄轉座子,在基因組周圍復制和粘貼,以及在其他物種的基因組中。他們如何做到這一點尚不清楚,盡管可能涉及像蜱蟲或蚊子或可能涉及病毒的昆蟲 - 它仍然是一個很大的難題,”項目負責人阿德萊德大學生物信息學中心主任David Adelson教授說。

“這個過程被稱為水平轉移,不同于正常的親子后代轉移,它對哺乳動物的進化產生了巨大的影響。”

例如,阿德爾森教授說,奶牛和綿羊的25%基因組來源于跳躍基因。

“把跳躍的基因想象成一種寄生蟲,”阿德爾森教授說。“DNA中的含義并不那么重要 - 事實上,它們將自身引入其他基因組并導致基因破壞以及如何對其進行調控。”

研究人員今天發表在“基因組生物學”雜志上,與南澳大利亞博物館合作,發現橫向基因轉移比人們想象的要廣泛得多。

“L1元素被認為只是從父母到后代的遺傳,”主要作者,阿德萊德大學醫學院博士后研究員Atma Ivancevic博士說。“大多數研究只看了少數物種,沒有發現轉移的證據。我們盡可能多地研究物種。”

人體中的L1元素與癌癥和神經障礙有關。研究人員表示,理解這種元素的遺傳對于理解疾病的進化非常重要。

研究人員發現L1s在植物和動物中含量很高,盡管它們只偶爾出現在真菌中。但最令人驚訝的結果是兩種主要哺乳動物物種 - 澳大利亞單孔目動物(鴨嘴獸和針鼴)缺乏L1s - 表明該基因在與單孔目標分歧后進入哺乳動物進化途徑。

“我們認為L1s進入哺乳動物基因組是過去1億年哺乳動物快速進化的關鍵驅動因素,”Adelson教授說。

該團隊還研究了物種之間BovB元素的轉移。BovB是一種更年輕的跳躍基因:它最初是在奶牛中發現的,但后來被證明可以在一系列奇怪的動物之間跳躍,包括爬行動物,大象和有袋動物。由阿德爾森教授領導的早期研究發現,蜱是最有可能促進跨物種BovB轉移的促進因子。

新的研究擴展了分析,發現BovB比以前預期的要大得多。BovB在青蛙和蝙蝠之間至少轉移了兩次,新的潛在載體物種包括臭蟲,水蛭和蝗蟲。

該團隊認為,研究昆蟲物種將有助于找到更多的跨物種轉移證據。他們還旨在研究其他跳躍基因并探索水生載體的可能性,如海蟲和線蟲。

“即使我們最近的工作涉及對來自750多個物種的基因組進行分析,我們也只是開始劃傷水平基因轉移的表面,”Adelson教授說。“還有更多的物種需要研究,還有其他類型的跳躍基因。”

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