根據(jù)發(fā)表在3月7日《科學(xué)》（Science）雜志上的一項新研究，一種藻類物種從原核生物處獲得的基因，有可能幫助了它適應(yīng)生存的極端環(huán)境——酸性溫泉。研究人員預(yù)測這種極端環(huán)境紅藻大約5%的蛋白質(zhì)編碼基因獲取自細(xì)菌或是古細(xì)菌，賦予了它們在不尋常條件下生存的代謝適應(yīng)性。

“人們多半認(rèn)為真核細(xì)胞無法經(jīng)受這樣的殘酷環(huán)境，然而數(shù)據(jù)表明它們可以——其從原核世界中獲得了解決方案，”法國巴斯德研究所微生物進(jìn)化基因組學(xué)家Eduardo Rocha（未參與該研究）說。盡管有許多例子已證實真核生物從原核生物處獲取了新基因，這是首次橫向?qū)⑥D(zhuǎn)移基因與適應(yīng)性利益聯(lián)系起來。在這一紅藻（Galdieria sulphuraria）中，“對于許多原核生物來源的基因，我們可以直接看到適應(yīng)性利益?！?/SPAN>

真核生物進(jìn)化主要依賴于利用手頭現(xiàn)有的資源——復(fù)制和重新利用已經(jīng)編碼在生物體基因組中的基因。眾所周知，如細(xì)菌等原核生物能夠從它們的環(huán)境中獲取遺傳物質(zhì)，并且在過去的數(shù)年里科學(xué)家們也發(fā)現(xiàn)了許多真核生物水平基因轉(zhuǎn)移的例子。俄克拉馬荷州立大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)家Gerald Schönknecht說，例如2008年的一項硅藻基因組研究確定了數(shù)百個原核生物來源基因。不過目前尚不清楚這些基因是否賦予了任何的利益。

Christine OesterheltIn負(fù)責(zé)檢測真核生物是否能夠通過水平基因轉(zhuǎn)移從原核生物處獲取有利基因。德國杜塞爾多夫大學(xué)的Schönknecht和Andreas Weber對Galdieria sulphuraria進(jìn)行了基因組測序。這種紅藻生存在酸性、有毒金屬豐富的硫磺溫泉中。然而在這樣的大多數(shù)其他生物體無法適應(yīng)的環(huán)境下，G. sulphuraria仍然能夠進(jìn)行光合作用維持生存。

研究人員在它的基因組中，發(fā)現(xiàn)了至少75種不同的細(xì)菌或古細(xì)菌來源的基因轉(zhuǎn)移。其中包括一組從前未在任何其他真核生物中發(fā)現(xiàn)的古細(xì)菌可溶性ATP酶（ATPases）。研究人員推測這組ATP酶使得生物體能夠耐受極端的溫度。研究人員還發(fā)現(xiàn)了與抗高鹽相關(guān)的細(xì)菌鈉泵，以及幫助藻類不受有毒金屬損傷的細(xì)菌砷膜泵。Schönknecht和Weber推測，在G. sulphuraria總共有5%的蛋白質(zhì)編碼基因是從環(huán)境中的原核生物處水平獲取。

羅格斯大學(xué)進(jìn)化遺傳學(xué)家Debashish Bhattacharya（未參與該研究） 說：“新一輪研究熱潮提供的證據(jù)表明，真核生物能夠像細(xì)菌一樣，通過收集基因從根本上改變它們的生活方式。此外，研究數(shù)據(jù)表明許多的單細(xì)胞真核生物有可能是自然‘可變化的’——比以前認(rèn)為的更有能力獲取全部的基因?！?/SPAN>

Weber預(yù)計真核生物間的水平基因轉(zhuǎn)移有可能比預(yù)料的更常見，但目前仍不清楚其機(jī)制?！芭逅倪\作機(jī)制，是下一個大型前沿研究的目標(biāo)?！?/SPAN>

法國國家科學(xué)研究中心基因組生物學(xué)家Chris Bowler說，轉(zhuǎn)座元件和病毒有可能是負(fù)責(zé)此種轉(zhuǎn)移的兩個“侯選子”。通過將這樣的序列，它們的傳播情況，以及在G. sulphuraria基因組中它們靠近原核生物來源基因的位置制成表格，研究人員將能夠更好地了解相關(guān)機(jī)制。

Bhattacharya說，這些研究結(jié)果還進(jìn)一步推動了被普遍提及的有關(guān)轉(zhuǎn)基因生物（GMO）的關(guān)注。他認(rèn)為，如果真核生物會自然交換基因，那么認(rèn)為GMOs是固有的“反自然”的想法，或許就是“毫無根據(jù)”的。如果真核生物能夠獲取有利基因，那么關(guān)注焦點就應(yīng)該更多側(cè)重在“特異基因而非過程”。