美科學(xué)家發(fā)現(xiàn)自私DNA 在進(jìn)化中起重要作用
日期:2013-07-29 09:19:17
自然界中的基因有千萬種,哪類基因最為常見和最為豐富?由美國南佛羅里達(dá)州立大學(xué)、圣迭戈州立大學(xué)和芝加哥大學(xué)科學(xué)家組成的研究小組在對大量基因組進(jìn)行成功解碼后找到了答案,那就是有“自私DNA(脫氧核糖核酸)”之稱的轉(zhuǎn)座子。轉(zhuǎn)座子基因的豐度和廣度表明,它們在進(jìn)化和生物多樣性的保持中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。
轉(zhuǎn)座子因其獨(dú)特的行為在科學(xué)界獲得了諸多“名號”。目前僅知的功能就是到處傳播自己,故有人昵稱其“自私基因”;根據(jù)轉(zhuǎn)座子可在生物體內(nèi)或生物體之間移動,并產(chǎn)生不斷變化的遺傳物質(zhì)的特性,也有人將其叫做“跳躍基因”。南佛羅里達(dá)州立大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院研究員米亞
此項(xiàng)發(fā)表在最新一期《核酸研究》上的發(fā)現(xiàn)之所以引起廣泛關(guān)注,不僅是因其給這些常見的DNA帶來了新的認(rèn)識,還在于科學(xué)家們在該項(xiàng)目中所進(jìn)行的大規(guī)模的計(jì)算。該項(xiàng)目由圣迭戈州立大學(xué)牽頭,使用了阿貢國家實(shí)驗(yàn)室的一臺目前世界上最快的計(jì)算機(jī)用于測序分析。研究小組對數(shù)千種細(xì)菌、古細(xì)菌、真核和病毒的基因組序列以及數(shù)千種環(huán)境群落宏基因組中的蛋白編碼基因和基因標(biāo)簽進(jìn)行了分析。
布賴特巴特說,科學(xué)家們常在研究項(xiàng)目中使用轉(zhuǎn)座子基因來進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn),以對研究的生物體內(nèi)的基因?qū)嵤┳儺?、破壞或是敲除等。但轉(zhuǎn)座子也能帶來新的功能,并創(chuàng)造出生物體內(nèi)的多樣性。研究人員表示,轉(zhuǎn)座子基因在基因組中是如此的無所不在,以至于它們常常被忽略。它們能從一個地方遷移到另一個地方,引發(fā)出通常而言是有害的變異和重組,但偶爾其也能幫助生物體存活。
生物學(xué)教科書一般認(rèn)為在光合作用中能固定二氧化碳的酶是地球上最為豐富的酶,也據(jù)此推測能對這種酶進(jìn)行編碼的基因也應(yīng)當(dāng)是最豐富的。共同研究者之一、開羅大學(xué)的拉米
不過,轉(zhuǎn)座子基因在整個自然界中并非均勻分布,有些基因組中有許多轉(zhuǎn)座子基因,而另一些基因組中則缺失轉(zhuǎn)座子基因。布賴特巴特表示,科學(xué)家們才剛剛開始理解轉(zhuǎn)座子在環(huán)境中的存在和作用,這些極其成功的基因正到處擴(kuò)散其DNA,制作大量的副本并侵入所有類型的生命體。
在此前的研究中,已知轉(zhuǎn)座子在人類基因組中占據(jù)40%的份額,不過從沒有在不同生態(tài)系統(tǒng)中對其進(jìn)行綜合評估。阿齊茲表示,現(xiàn)在人們終于知道,在截至目前所采樣的幾乎每個生態(tài)系統(tǒng)中都有大量的此類基因存在,這些基因加速了變異和多元化的進(jìn)程,從而驅(qū)動了不同生物體的進(jìn)化。