细菌等微生物之间的横向基因转移(lateral gene transfer)现象频繁发生,这对于它们的进化发展至关重要。美国科学家最新研究发现,细菌也能将基因转移到复杂有机体中去。这将促使科学家重新思考种间基因转移在进化中的作用,也使得遗传学家今后在为新基因组排序时,不得不采用新的方法以过滤掉细菌基因的污染。相关论文8月30日在线发表于《科学》上。
一直以来,科学家认为细菌和多细胞有机体之间的基因转移是很少见的。已知仅有的几个例子包括某种寄生细菌(Wolbachia)的基因能够转移到昆虫及其它无脊椎动物体内。
在最新实验中,美国奎格文特研究所(J. Craig Venter Institute)的Julie Dunning Hotopp和同事对从昆虫基因组中发现的Wolbachia基因序列展开了研究。他们根据动物遗传数据库筛选Wolbachia的基因序列,结果在三种黄蜂和四种蠕虫基因组中发现了Wolbachia的基因序列。在黄蜂中,这些基因序列有96%与黄蜂生存地的Wolbachia DNA相匹配。
在另外的实验中,研究人员用抗生素处理一种热带果蝇(Drosophila ananassae)的卵巢,在确保Wolbachia基因序列来自该种果蝇基因组后,将这种果蝇基因重新排序,结果惊讶地发现这种果蝇的一个染色体上含有几乎整个Wolbachia基因组,超过一百万个DNA碱基对。这些DNA中绝大多数已经丧失功能,不过研究人员从30个Wolbachia基因中发现了RNA副本,这表明这些基因曾被转录过,已经迈出了蛋白质制造的第一步。
日本东京大学的进化生物学家Takema Fukatsu认为,横向转移可能比我们先前预想的要广泛得多。他表示,此次研究结果激动人心,但是问题是Wolbachia基因是否具有活性,因为它们并没有表现出任何的生物学功能。如果将来有实验确认了这些基因能够进行表达,那么这将是对进化过程的一个空前的认识!
研究人员在果蝇卵中发现了细菌基因(左,黄色),右图所示为用抗生素处理果蝇卵巢后,这些DNA被抹去了,说明这些基因确实来自果蝇基因组
(图片来源:Michael Clark)
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