《科学》焦点文章：细菌基因跳跃

来自美国奎格文特研究所(J. Craig Venter Institute)基因组研究院，罗彻斯特大学（University of Rochester），New England Biolabs公司，华盛顿大学医学院等处的研究人员发现生活在昆虫，线虫，以及其它真核生物内的细菌实际上比以往所认为的更频繁将基因传递进宿主。这一研究成果公布在《Science》杂志在线版上。

罗彻斯特大学的John Werren认为，“这可以被认为是生物体获得新基因，进化出新特征的一种快速机制。”

原文检索：
Published Online August 30, 2007
Science DOI: 10.1126/science.1142490
Widespread Lateral Gene Transfer from Intracellular Bacteria to Multicellular Eukaryotes
[Abstract]

遗传物质在世代间或不同个体之间传递的方式可分为两种：纵向垂直式和横向扩展式。纵向垂直式传递是指遗传物质从亲代传到子代，这种子代获得亲代所具有的遗传特性现象，是自然界中最广泛存在的一种遗传物质传递方式，在经典遗传学中已经有充分的表述。

遗传物质的横向传递在遗传学中缺少综合的论述，通常仅有关于转化和转导的介绍。与纵向垂直式遗传过程一样，遗传物质横向传递的研究也有着漫长而艰难的研究历史，Avery 等发现的肺炎双球菌转化现象的实质是遗传物质由一种肺炎双球菌转移到了另一种肺炎双球菌的细胞中，使后者的遗传物质组成发生了改变，这是发生在同种生物不同个体之间、沿平行方向进行的单方向的遗传物质转移。自然界中遗传物质的横向传递还可发生在不同物种的生物个体之间，病毒就是最典型的证据。

根据基因或遗传物质的起源及其在细胞间的转移方向，可将遗传物质的横向传递分为3类：①从细菌细胞到细菌细胞；②从细菌细胞到真核细胞；③从真核细胞到真核细胞。已发现细菌细胞之间遗传物质的横向传递有转化(transfer)、细菌接合(bacterial conjunction)、转导(transduction)等方式，细菌之间的这种横向遗传物质转移在细菌进化过程中起到重要的作用。细菌与真核细胞之间的遗传物质横向传递，最典型例证是土壤农杆菌可利用其自身的Ti质粒将遗传物质转移到植物细胞的染色体上。

在这篇文章中，研究人员发现细菌实际上比以往所认为的更频繁将基因传递进宿主，而且这一发现也将影响真核生物测序。细菌序列通常在此类测序中都是被认为是污染，不被考虑在序列之内的，但是文章作者，奎格文特研究所的Julie Dunning Hotopp表示，“细菌序列也许并不是污染，而是基因传递的结果。”

长久以来遗传学家都在讨论细菌基因传递到真核生物的传递范畴，为了搞清楚这一问题，Werren等人检测了细菌Wolbachia pipientis——这是一种母性遗传微生物，能感染线虫类的卵子和精子，覆盖范围涉及至少20%的昆虫物种。近期的研究发现一种豆虫(bean beetle)和两种线虫中存在Wolbachia的基因，但是这一结果仍然受到质疑。

奎格文特研究所等处的研究人员利用逆转录PCR分析发现Wolbachia基因的2%，即28/1206，会在未感染的果蝇中转录，这也就是说这些基因确实在宿主生物体中扮演了角色。Dunning Hotopp表示进一步的研究将分析这些基因是否在不同的器官中转录，或者翻译成蛋白。

但是目前这种机制只发现存在于非脊椎动物中，并不清楚脊椎动物是否也存在同样的机制，遗传物质的横向传递缺失确实的证据，这是由于通常在脊椎动物germ cells中或附近很少发现bacteria，这一过程可能发生在细菌和脊椎动物体细胞之间，但是由于这些基因不能被后代遗传，因此即使是有广泛传播的，但也“很难去检测和研究。”