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神奇自然界之DNA大转移 精选

已有 8236 次阅读 2013-12-20 22:34 |个人分类:研究进展|系统分类:科普集锦| 线粒体, 基因横向转移

今天的Science杂志发表了一个非常有意思的发现。Amborella trichopoda(中名为无油樟或互叶梅),这种被认为是最原始的被子植物(有花植物),科学家发现其线粒体基因组巨大,包含5个染色体和386万多个碱基对。最有意思的是,无油樟的线粒体基因组里头有大量的外源线粒体DNA,可能包含三个完整的绿藻线粒体基因组,一个完整的来自某种苔藓的线粒体基因组,以及大量来自于其他被子植物的DNA。也就是说,很多其他物种的DNA发生“大转移”至无油樟体内并融合为一个巨大的线粒体基因组。

 

想起来20104月同样发表在Science的另一篇有意思的文章:豌豆蚜(Acyrthosiphon pisum)基因组内含有类胡萝卜素合成相关基因,这是首次在动物体内发现类胡萝卜素合成途径,而这些基因来源于真菌基因的横向转移。

野生的豌豆蚜种群中红色个体和绿色个体常同时存在,两种颜色个体对不同种类的天敌有不同的响应。对于红色个体,类胡萝卜素的存在可能是其体色的决定因素。通过对细菌、植物、蚜虫、真菌等的系统发育比较,该研究发现蚜虫类胡萝卜素合成相关基因可能缘于真菌向某蚜虫祖先的基因转移事件。通过对豌豆蚜红-绿克隆系,以及黄-绿突变系的遗传学比较研究,发现常染色体上一段约30kb(包含大量内含子和间隔序列)的编码类胡萝卜素脱氢酶的等位基因的差异造成了红色和绿色的区别。对类胡萝卜素合成相关基因的系统发育分析发现植物和真菌的类胡萝卜素合成基因来源于细菌,而蚜虫的则来源于真菌。虽然微生物之间的基因横向转移比较常见,但一种真菌的基因转移到一种动物体内并继续保有功能,则是非常少见的。


这两个很有意思的研究,同很多其他证据一起,都表明内共生和基因(组)的横向转移对于生物的演化非常重要。有人说,地球上生命的演化历史,可能就是由众多的“大转移”塑造的。


Rice et al. 2013. Horizontal Transfer ofEntire Genomes via Mitochondrial Fusion in the Angiosperm Amborella. Science, 342: 1468-1473.

Moran NA, Jarvik T. 2010.  Lateral Transfer of Genesfrom Fungi Underlies Carotenoid Production in Aphids. Science, 328: 624-627.



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