基因的跨物种转移推动了进化

作者：王韵壹、李英、熊慧卿

阿德莱德大学的科学家们不仅仅是我们父母的产品，而且已经证明物种之间广泛的基因转移从根本上改变了当今哺乳动物的基因组，并成为进化的重要驱动力。

基因的跨物种转移推动了进化

在世界上最大规模的所谓“跳跃基因”研究中，研究人员在759种植物，动物和真菌中追踪了两种特殊的跳跃基因。这些跳跃基因实际上是小片段的DNA，可以在整个基因组中复制自身，并被称为转座因子。

他们发现甚至在植物和动物之间的跨物种转移在整个进化过程中经常发生。

他们追踪的两种转座因子-L1和BovB-作为外源DNA进入哺乳动物。这是第一次有人证明人类中重要的L1元素在物种之间跳跃。

“跳跃的基因，正确地称为反转录转座子，在基因组周围复制和粘贴，以及在其他物种的基因组中。他们如何做到这一点尚不清楚，尽管可能涉及像蜱虫或蚊子或可能涉及病毒的昆虫 - 它仍然是一个很大的难题，”项目负责人阿德莱德大学生物信息学中心主任David Adelson教授说。

“这个过程被称为水平转移，不同于正常的亲子后代转移，它对哺乳动物的进化产生了巨大的影响。”

例如，阿德尔森教授说，奶牛和绵羊的25%基因组来源于跳跃基因。

“把跳跃的基因想象成一种寄生虫，”阿德尔森教授说。“DNA中的含义并不那么重要 - 事实上，它们将自身引入其他基因组并导致基因破坏以及如何对其进行调控。”

研究人员今天发表在“基因组生物学”杂志上，与南澳大利亚博物馆合作，发现横向基因转移比人们想象的要广泛得多。

“L1元素被认为只是从父母到后代的遗传，”主要作者，阿德莱德大学医学院博士后研究员Atma Ivancevic博士说。“大多数研究只看了少数物种，没有发现转移的证据。我们尽可能多地研究物种。”

人体中的L1元素与癌症和神经障碍有关。研究人员表示，理解这种元素的遗传对于理解疾病的进化非常重要。

研究人员发现L1s在植物和动物中含量很高，尽管它们只偶尔出现在真菌中。但最令人惊讶的结果是两种主要哺乳动物物种 - 澳大利亚单孔目动物(鸭嘴兽和针鼹)缺乏L1s - 表明该基因在与单孔目标分歧后进入哺乳动物进化途径。

“我们认为L1s进入哺乳动物基因组是过去1亿年哺乳动物快速进化的关键驱动因素，”Adelson教授说。

该团队还研究了物种之间BovB元素的转移。BovB是一种更年轻的跳跃基因：它最初是在奶牛中发现的，但后来被证明可以在一系列奇怪的动物之间跳跃，包括爬行动物，大象和有袋动物。由阿德尔森教授领导的早期研究发现，蜱是最有可能促进跨物种BovB转移的促进因子。

新的研究扩展了分析，发现BovB比以前预期的要大得多。BovB在青蛙和蝙蝠之间至少转移了两次，新的潜在载体物种包括臭虫，水蛭和蝗虫。

该团队认为，研究昆虫物种将有助于找到更多的跨物种转移证据。他们还旨在研究其他跳跃基因并探索水生载体的可能性，如海虫和线虫。

“即使我们最近的工作涉及对来自750多个物种的基因组进行分析，我们也只是开始划伤水平基因转移的表面，”Adelson教授说。“还有更多的物种需要研究，还有其他类型的跳跃基因。”

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