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天然“转基因”,比你想得更普遍

进化 演化 遗传 线虫 果蝇 脊椎动物 灵长类 灵长目 类人猿 共同祖先

IvyP 发表于  2015-03-24 17:57

生物将遗传物质传递给其他细胞而非其子代的过程称为基因水平转移(horizontal gene transfer,HGT),这种现象在细菌和单细胞真核生物中十分常见,它在这些生物的演化中起到了重要作用。然而,在多细胞生物中,关于基因水平转移现象的记录较少,有报道的动物基因水平转移也只涉及单个或几个基因。看起来这种现象在动物中似乎不常发生。不过最近,剑桥大学的研究者通过对26种动物的基因组和转录组进行深入分析,发现基因水平转移在多细胞生物中也普遍存在,并且这些水平转移的基因多与生物的代谢相关[1]。研究论文于3月13日发表在开放获取期刊《基因组生物学》(Genome Biology)上。

为了了解多细胞生物中基因转移的情况,研究者选择了已有高质量基因组和转录组的12种果蝇属(Drosophila)生物、4种隐杆线虫属(Caenorhabditis)生物和10种灵长目(Primates)动物。通过对比分析,研究者发现这些生物的基因组中存在多达上百个“外来”基因。此外在人类基因组中,多达145个基因为基因水平转移的结果,这其中包括透明质酸合成酶基因、肥胖基因FTO以及ABO血型基因。

与原核生物相似,这些多细胞生物的水平转移基因的表达产物多为酶类。研究者对这些基因的功能进行了分析,发现其产物包括几大类功能,包括非特异性免疫反应、脂类代谢、氨基酸代谢、大分子修饰、抗氧化活性以及应激反应。

那么,这些基因源自何处呢?通过将水平转移的基因与各种单细胞生物的基因相比对分析,研究者发现这些基因大多来自细菌和原生生物,其他还有古菌、真菌和植物。

生物体内水平转移的基因的来源。图片来源:研究论文

为了确定这些基因的转移是发生在某一阶段,还是贯穿了某个物种的整个演化过程,研究者将这些基因水平转移事件标记在了系统发生树上。结果发现,对果蝇属和隐杆线虫属的生物来说,基因水平转移在其整个演化过程中很可能都一直在发生;而灵长目动物的大多数基因水平转移事件,则发生在它们的共同祖先身上,即较远古的时期。研究者进一步对另外14种脊椎动物的基因组进行了分析,分别找到了60到240个外来基因——这意味着基因水平转移并非仅限于某些物种,而是普遍存在的。

有意思的是,研究者发现从整体上看,脊椎动物和无脊椎动物中发生基因水平转移的情况并无明显差异。考虑到这两类生物复杂性的差别,这一现象似乎有些出人意料。不过这可能也可以解释,为什么灵长目动物的大多数基因水平转移事件发生在较远古时期——脊椎动物的基因水平转移可能发生在其演化的早期阶段。

研究者认为,现在基因组数据库中有了越来越多物种的基因组,尤其是多细胞生物的高质量基因组序列,而这对研究基因水平转移非常重要。研究者提出,多细胞生物体内存在的“外来”基因,除了来自基因水平转移以外,也可能是由于原本在同一门生物中,通过传统方式遗传的基因,在大多数物种演化的过程中丢失,仅在某些物种中保留了下来。未来进一步如果有更多地多细胞生物的高质量基因组和转录组信息,将能让科学家们更好地验证这些推测。(编辑:球藻怪)

参考文献:

  1. Crisp, Alastair, et al. "Expression of multiple horizontally acquired genes is a hallmark of both vertebrate and invertebrate genomes." Genome biology 16.1 (2015): 50.

文章题图:drwile.com

全部评论(281)
  • 271楼
    2015-05-03 20:39 中昆山鬼

    人口这么多,既喜欢生孩子,又想什么都吃全天然的有机食品。为了养活人类,天然的环境已经被开发得差不多了,农药的滥用也导致生态平衡受到严重破坏,哪有那么多全天然的食品给人吃啊。


    [0] 评论
  • 272楼
    2015-05-03 20:45 我还存在
    引用@kakaru. 的话:去年还是前年来着,闹钓鱼岛事件天津这边又是砸车又是游行,超市都进不了说是抵制日货第二天早上上贴吧看游行众分享战果,那个LZ拍照片,一群人在彩虹桥人行道上念口号示威然后右键另存为,属性,佳能拍的。。。有...

    你该说清楚一点,不然的话某些人理解不了,比如胰岛素那个是用PCR技术扩增胰岛素基因到大肠杆菌里,干扰素那个是用大肠杆菌或酵母菌,食物我就不说了,免得引战。

    [1] 评论
  • 273楼
    2015-05-03 20:56 一次性使用

    转基因本身无所谓,关键是,残留药物的问题……我不能完全打消这个顾虑,

    再说了,我为什么一定要吃转基因食物?

    别跟我说粮食不够吃,所以我就必须吃转基因食物?

    [0] 评论
  • 274楼
    2015-05-03 22:01 LemoN 微生物学博士生
    引用@在职研究生咨询 的话:转基因本身无所谓,关键是,残留药物的问题……我不能完全打消这个顾虑,再说了,我为什么一定要吃转基因食物?别跟我说粮食不够吃,所以我就必须吃转基因食物?

    普通除草剂比如百枯草的残留比草甘膦更严重,毒性也更大

    是的,粮食不够吃,转基因作物产量更高成本更低

    你要是有钱完全可以吃纯天然绿色有机食品,只要你买得起

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  • 275楼
    2015-05-04 09:48 卢瑟傅里叶

    转基因、中医和辐射真是鉴别智商的三大法宝

    [1] 评论
  • 276楼
    2015-05-04 10:11 雪焰梦雨轩
    引用@thelight 的话:考虑一下吧,提供胡萝卜与提供黄金大米,哪个更容易?有人快饿死...我觉得是黄金大米,一袋米够吃几个月,一袋胡萝卜几个星期放坏了
    [0] 评论
  • 277楼
    2015-05-04 16:46 thelight
    引用@LemoN 的话:普通除草剂比如百枯草的残留比草甘膦更严重,毒性也更大是的,粮食不够吃,转基因作物产量更高成本更低你要是有钱完全可以吃纯天然绿色有机食品,只要你买得起

    第一句话是想当然

    第二句话是胡扯

    第三句话是想当然

    [0] 评论
  • 278楼
    2015-05-04 16:47 thelight
    引用@LemoN 的话:普通除草剂比如百枯草的残留比草甘膦更严重,毒性也更大是的,粮食不够吃,转基因作物产量更高成本更低你要是有钱完全可以吃纯天然绿色有机食品,只要你买得起

    现在的博士生就这水平吗?


    [0] 评论
  • 279楼
    2015-05-04 16:53 thelight
    引用@雪焰梦雨轩 的话:我觉得是黄金大米,一袋米够吃几个月,一袋胡萝卜几个星期放坏了

    这里面有个陷阱吧

    如果没有胡萝卜,这世界上的人是不是就全都缺乏维生素A 了?

    用胡萝卜来对比黄金大米,只不过是因为胡萝卜很形象、很具体、很方便。如果不方便使用胡萝卜,那就用其它更方便的东西来提供维生素A 不就行了,还能指望全世界人民一起啃胡萝卜吗

    客观上讲,黄金大米的研究方案是很有启发性的,但并不实用,或者说并没有必要将其实用化。花钱、立项、请研究人员做这种科学研究很有意义,但为了商业利益而把这个研究结果说成是挽救孩子的法宝,并不可取。

    [0] 评论
  • 280楼
    2015-05-05 21:46 一次性使用
    引用@LemoN 的话:普通除草剂比如百枯草的残留比草甘膦更严重,毒性也更大是的,粮食不够吃,转基因作物产量更高成本更低你要是有钱完全可以吃纯天然绿色有机食品,只要你买得起

    我买不起纯天然绿色有机食品,但并不代表我要支持转基因啊,

    或者这么说吧,哪怕我只能买得起转基因来吃的时候,我还是要上网抵制转基因,

    除非我相信转基因确实安全,

    这是利益决定立场,立场决定言论,

    我会相信现在的权贵阶级天天捧着转基因食品享用?

    这就是屌丝们反对转基因的原因。

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  • 281楼
    2015-10-07 11:59 王尼玛II
    引用@一次性使用 的话:我买不起纯天然绿色有机食品,但并不代表我要支持转基因啊,或者这么说吧,哪怕我只能买得起转基因来吃的时候,我还是要上网抵制转基因,除非我相信转基因确实安全,这是利益决定立场,立场决定言论,我会相信现在的...

    有不少权贵吸白粉,你要不跟风提倡一下?

    [0] 评论

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IvyP 果壳作者,生物物理学硕士

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