科学故事 | 物种《zhong》间的DNA“跳(tiao)跃”

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  泉源:quantamagazine

  作者:Christie Wilcox

  翻译:任天【tian】

  为了在北冰洋和南极洲周围的严寒海水中生计,海〖hai〗洋生物演化出了许多抵御致命低温的方式。一种常见的顺应手 shou[段是发生抗冻卵白《bai》(AFPs),用来阻止冰晶在血液、组织和细胞中生长。事实上,许多生物都自力演化出了这种顺应性,抗冻卵白不仅存在于鱼类中,也存在于植物、真菌和细菌中。

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图1:胡瓜鱼能在严寒的环境中生计是由于它们的抗冷能力中含有一种抗冻卵白质。新的研究解释,表达这种卵白质的基因可能是从另『ling』一种冷水鱼——大西洋鲱鱼『yu』——那里直接转移给了胡瓜鱼

  因此,鲱鱼和胡瓜鱼这两种鱼类都能发生抗冻卵白也就无独有偶了,它『ta』们通常就“jiu”在大西洋和太平洋的最北部游弋。然而,令人惊讶的是,这两种鱼具有相同的抗冻卵白基因,要知『zhi』道它们的祖先早在2.5亿年前就分道扬镳了,而与它们关系亲热的“de”所有鱼类都没有这种基因。

  研究职员对此给出了一个‘ge’非正统的注释:这个来自鲱鱼的基因通过水平转移直接成为了胡瓜鱼基因组的一部门。这种转移并不「bu」是通过杂交实现的,由于鲱鱼和胡瓜鱼之「zhi」间不能杂交,许多失败的实验都证实晰这一点。换句话说,鲱鱼的基因并非通过正常 chang[的性通道进入(ru)胡瓜鱼的基因组。

  这个很勇敢的看法可“ke”以 yi[明白为:某个基因可以从一条鱼直接转移到另一条鱼身上。在以往〖wang〗的熟悉中,水平基因转移(又称侧向基因转移)不会发生在任何动物身“shen”上,更不用说脊《ji》椎动物了。然则,随着科学家对胡瓜鱼 yu[研究得越多,证据最先越来越清晰。

  事实上,这样的征象并不罕有。近年来,对许多动‘dong’物——包罗鱼类、爬行动物、鸟类和哺乳动物——的研究都得出了类似的结论:曾被以为是微生物独占的DNA横向遗传征象,也会泛起在生命『ming』演化树的各个分支上『shang』。

  这些基因水平转移的例子“相适时人惊讶”,由于耐久以来的传统看法以为,这种情形在真核生物中不太可能,或者说不能能发生。然而,胡瓜鱼 yu[基因组和其 qi[他发现都解释,基因的水平转移在生物演化中施〖shi〗展了主要作用。

  看法的交锋

  早《zao》在21世纪初,科学家研究抗冻卵白时〖shi〗就十分惊讶地发现,胡瓜鱼的抗冻卵白基因与鲱鱼的一个抗冻基因惊{jing}人地{di}相似,二者的内含子有跨越95%是相同的。内含子是DNA中非编码的片断,通常比编码《ma》区突变【bian】得更快,能得出的唯一结论是,这个基因发生了水平转移。

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