跳躍基因：物種跨越，人類進(jìn)化的新型遺傳方式？

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來(lái)源：生物探索

2018-07-12

生殖是人類分享遺傳信息的基本方式。這種遺傳轉(zhuǎn)移方式被稱為垂直或傳遞性狀“向下”。然而，一些生物可通過(guò)水平DNA交換共享基因，這意味著多種遺傳形式的存在。

生殖是人類分享遺傳信息的基本方式。這種遺傳轉(zhuǎn)移方式被稱為垂直或傳遞性狀“向下”。然而，一些生物可通過(guò)水平DNA交換共享基因，這意味著多種遺傳形式的存在。近日，一篇新的論文通過(guò)分析這種轉(zhuǎn)移方式，即轉(zhuǎn)座子(或“跳躍基因”)在不同生物體基因組中的存在，研究了其在哺乳動(dòng)物中的可能作用。

跳躍基因

跳躍基因（或轉(zhuǎn)座子）是指能夠進(jìn)行自我復(fù)制，并能在生物染色體間移動(dòng)的基因物質(zhì)。它們具有擾亂被介入基因組成結(jié)構(gòu)的潛力，并被認(rèn)為是導(dǎo)致生物基因發(fā)生漸變(有時(shí)候是突變)，并最終促使生物進(jìn)化的根本原因。

轉(zhuǎn)座因子約占人類基因組的一半。一些長(zhǎng)散布元件 ( long interspersed element，Line) 的逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子，在復(fù)制自己的同時(shí)留下一個(gè)舊的版本，從而導(dǎo)致基因組的擴(kuò)增。真核生物中兩個(gè)最豐富的逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子家族是LINE-1 (L1)和Bovine-B (BovB)。

最新進(jìn)展

2013年，阿德萊德大學(xué)遺傳與進(jìn)化系教授David Adelson博士曾指出，BovB的水平轉(zhuǎn)移比人們認(rèn)為的要廣泛得多，并在兩種節(jié)肢動(dòng)物模型（特別是爬行動(dòng)物蜱）中證明了轉(zhuǎn)移的可能機(jī)制。這項(xiàng)工作已發(fā)表在PNAS雜志。

對(duì)于他們正在進(jìn)行的這項(xiàng)課題，Adelson博士說(shuō)，“跳躍基因，即逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子，可以復(fù)制并粘貼在基因組周圍以及其他物種的基因組中。我們?nèi)圆磺宄麄兪侨绾巫龅降摹?/p>

Adelson博士及其同事假設(shè)哺乳動(dòng)物中L1逆轉(zhuǎn)錄因子的存在是由于一個(gè)古老的水平轉(zhuǎn)移事件。為了研究這一點(diǎn)，他們從由759個(gè)植物、真菌和動(dòng)物基因組組成的數(shù)據(jù)集中提取了數(shù)百萬(wàn)個(gè)逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子序列。

在目前的工作中，研究人員指出，L1和BovB逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子存在于多種物種中，包括哺乳動(dòng)物、爬行動(dòng)物、魚(yú)類、兩棲動(dòng)物、節(jié)肢動(dòng)物和原始物種（如海膽和海鞘），并且在生物體中具有相似的分布。

有趣的是，他們發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)進(jìn)化過(guò)程中，物種間的轉(zhuǎn)移，甚至植物和動(dòng)物之間的轉(zhuǎn)移，經(jīng)常發(fā)生，不僅如此，研究人員還在真核物種中鑒定出多種可能的L1水平轉(zhuǎn)移事件，主要涉及海洋真核生物中的Tx樣L1。他們還發(fā)現(xiàn)了新的橫向轉(zhuǎn)移寄生蟲(chóng)載體，如臭蟲(chóng)、水蛭和蝗蟲(chóng)，并在蝙蝠和青蛙等新的譜系中發(fā)現(xiàn)了BovB的出現(xiàn)。

作者寫(xiě)道:“因此，我們推測(cè)，獸類（therian mammals）哺乳動(dòng)物的物種形成部分是受L1逆轉(zhuǎn)錄對(duì)基因組結(jié)構(gòu)和功能的影響，包括對(duì)轉(zhuǎn)錄網(wǎng)絡(luò)（transcriptional networks）的調(diào)控作用。”

前文已經(jīng)提到，大量哺乳動(dòng)物基因組是由轉(zhuǎn)座因子組成的。這些結(jié)果支持了水平轉(zhuǎn)移在新宿主生物中產(chǎn)生長(zhǎng)期基因組變化的作用。 ”隨著基因組測(cè)序技術(shù)和生物信息學(xué)工具的進(jìn)步，我們預(yù)計(jì)，我們的研究將成為從大規(guī)?；蚪M數(shù)據(jù)中推斷水平轉(zhuǎn)移的寶貴資源。"作者總結(jié)道。