这种“自私”基因的发现让人们对既定的进化论信念产生了怀疑
2022-11-24   阅读:585   来源:elife

       

这一发现可能会改变我们对寄生DNA如何影响基因组进化的理解。

减数分裂驱动基因是一种自私的基因,确实是自私的。它们几乎存在于所有物种的基因组中,包括人类,并不公正地将其遗传物质转移给超过一半的后代,导致不育和损害机体健康。直到最近,由于它们的寄生潜力,它们在进化过程中的寿命被认为是短暂的。

Stowers医学研究所与中国北京的国家生物科学研究所合作,发现了一个自私的基因家族,它已经存在了1亿多年,比已知的任何减数分裂驱动因子都要长10倍――这对自然选择和进化如何处理这些威胁序列的既定信念提出了质疑。

副研究员Sarah Zanders博士说:“人们一直认为,因为这些基因非常有害,它们不会在人群中停留很长时间。我们刚刚发现,这不是真的,基因组不能总是摆脱它们。”

减数分裂驱动因子之所以被命名,是因为它们可以在整个基因组中“驱动”基因的传播,通常会带来负面后果。因此,自然选择是反对自私基因的主要力量,有利于消除物种恢复生育能力和整体健康的驱动力的基因变异。

“自然选择从种群中移除减数分裂驱动因子的能力有限,”Zanders说。“想象一下,举行足球队选拔赛(自然选择),招募最好的球员(促进健康的基因)。驱动者是破坏其他玩家尝试的玩家。司机们加入球队,但并不是因为他们擅长足球。”

在最近发表在《eLife》杂志上的一项研究中,由Zanders实验室的研究人员Mickael De Carvalho博士和杜立林博士实验室的博士前研究员Guo-Song Jia博士领导,首次确定了一个名为wtf的自私基因家族,不仅在裂变酵母分裂糖酵母(Schizosaccharomyces pombe)中繁荣,而且在约1.19亿年前从分裂酵母分裂出来的三种独特的酵母物种中繁殖。

Zanders说:“这一发现特别新颖,因为一个驱动基因家族的兴盛时间至少是遗传学家认为可能的10倍。”

在减数分裂过程中,产生精子和卵子等生殖细胞的特殊细胞分裂过程中,来自双亲的一组染色体的遗传物质的遗传几率是50/50,或者每个生殖细胞的遗传几率是相等的。酵母菌中的减数分裂驱动因子实际上是一种更强大的遗传寄生虫。wtf基因家族是减数分裂的杀手基因;它们不仅将自私基因传递给超过50%的后代,还会破坏不继承驱动基因的生殖细胞(或酵母中的孢子)。基因组中的自然选择通常会通过偏爱抑制或抑制驱动的基因,从而将一个物种从自私的基因中拯救出来,使其变得无用。wtf基因家族如何避开抑制很大程度上是由于它们的快速突变率。

这种坚持改变了我们对一个物种如何克服不孕不育增加的看法,不孕不育通常会导致物种灭绝。它还改变了科学家在不同物种(包括人类)中寻找和识别自私基因家族的方式。

“直到现在,当在基因组中寻找候选驱动时,我不会考虑‘老’基因作为一种可能性,”Zanders说。“由于自私基因是进化的主要驱动因素,这一新发现为思考驱动因素如何对基因组进化产生持久、长期的影响打开了大门。”

参考文献:The wtf meiotic driver gene family has unexpectedly persisted for over 100 million years

©2022年12月07日 07:32:19
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