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一种动物的基因组里竟然存在其他物种的基因？这一风物目下被发现巨额存在于当然界，即即是东谈主类也佩带145个外来基因。连年来生物学家还发现青蛙体内存在蛇的基因，不同物种“分享”销毁个基因享受它带来的功能。这可能是先人留住的送礼。最近一个团队发现了一个“刚刚发生”的基因迁移事件，为什么两个不同物种可以分享基因，这个基因是怎样“培植”的呢？新的陆续可能会给咱们谜底。

现在已经成为明星，粉丝团越来越大。撰文 | 顾舒晨（浙江大学生命科学陆续院）莫得一个物种是一座孤岛。当东谈主类的先人在旷古大陆上闯荡之时，他们与许多物种擦肩而过，而它们也在东谈主类的基因上留住了图章，并最终成为了东谈主类基因中的阴魂，静静刻画着那段历史。在多年以后，科学家蓦地发现，东谈主类已佩带了145个外来基因。这些基因约8%来自于病毒，约2%来自于古东谈主类（如尼安德特东谈主或者丹尼索瓦东谈主），还有一些来自于细菌、真菌或者动植物等[1]。皇冠信用盘开户

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什么是基因水平迁移 (HGT )？比拟与东谈主类，微生物界的“有来有往”显得更为频繁。在地球还未被东谈主类等高档生物占领时，微生物才是地球的左右。其时的生计环境大多比较恶劣，许多微生物生活在火山口、热泉等场地，是以生计下来才是头等大事。于是不同微生物之间也领路过交换更“灵验”的基因而让我方更好地符合不同的环境，从而生计下来。固然这些微生物之间是八竿子打不着的亲戚，但它们的部分基因真的跨越了物种的樊篱，从一种微生物告捷地迁移到了另一种微生物的基因组中。这就是“基因水平迁移” （Horizontal Gene Transfer, HGT）风物，是与遗传学中倍受暖热的“基因垂直传递”（遗传物资由父母带给子代）相对立的一个看法[2]。也就是说，即使在有生殖断绝的物种间，它们也有契机获得这种来自于近邻邻居家的“基因小礼物”。跟着对基因陆续的潜入，科学家照旧发现了许多基因水平迁移的例子，不管在动物如故在植物中齐有发生。举例生活在极地的两种不同的鱼类鲱鱼和胡瓜鱼，它们“分享”编码彻底交流的防冻卵白——醒目它们的血液和组织在极地的水域中冻结[3]。另外，在马达加斯加的热带雨林中，生物学家还叹惋地发现，当地青蛙的基因组中，有一种叫作“BovB”的基因似乎源自于蛇（参见《马达加斯加的“转基因工场”：青蛙为什么有了蛇的基因？》）[4]。跟着基因水平迁移的例子越来越多，科学家愈加对这一风物背后的机制感到困惑：这些基因是如安在不同的物种之间“培植”的？

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皇冠官网小线虫中的大发现最近，来自奥地利科学院分子生物技能陆续所Alejandro Burga实验室的陆续东谈主员就地收拢了一个HGT事件，他们在线虫中不雅察到了一个刚刚发生“培植”的基因，并找到了匡助基因培植的载体“Maverick”。Mavericks在各种动物中齐有被检测到，包括无脊椎动物和脊椎动物，它们具有许多病毒基因才有的特征。讨论到这些性质，生物学家怀疑 Mavericks 以及类似的遗传因子，可能在生命演化中促成了基因水平迁移。这一陆续效果发表在2023年6月30日的Science期刊上，论文标题为“Virus-like transposons cross the species barrier and drive the evolution of genetic incompatibilities” [5]。科学家发现这一风物”熟谙无意”。2021年，该团队的陆续生Israel Campo Bes在陆续线虫C.briggsae时，无意发现这种线虫与另一种线虫C.plicata有一个简直彻底交流的基因，它们的不异度惊东谈主，核苷酸不异度接近97%。看起来就像是一只线虫复制了它的基因，并以某种阵势将它们粘贴到另一只线虫的基因组中。这一发现之是以惊东谈主是因为C.briggsae和C.plicata是两种存在生殖断绝的物种。它们的基因组之间的浩瀚各别非常于东谈主类和鱼类的基因组之间的分辨。然则它们竟然有着一个简直交流的基因，这澄澈地败清楚这是近期发生的HGT事件。这一发现也惶恐了实验室的分子遗传学家Alejandro Burga，为了找出这一“分享”基因的发祥，Burga和他的团队决定检讨这些“分享”基因周围的DNA。最终他们在这个基因的周围发现了访佛的序列，这是转座子的特征。转座子是一种能在基因组内移动的遗传因子，大约通过复制我方，将我方的拷贝插入到基因的不同位置。另外，他们还发现了一些病毒基因的残留物：一个大约抒发出病毒外壳卵白质的基因、一个大约促进病毒复制的基因以及一个用于将病毒DNA整合入宿主基因组中的“胶水”基因。这些发现标明被迁移的基因镶嵌在一组类似病毒的基因和一个转座子中，而这些基因被以为是Mavericks的一部分。不仅如斯，在另一种线虫中的Mavericks还领有一个特殊的基因，它可抒发出一种叫作交融素（fusogen）的卵白质，它大约将病毒与细胞的膜结构交融，并将病毒基因组迁移到细胞中。莫得交融素，病毒（极度是包膜病毒）就莫得方针迁移它的基因。这种卵白质的存在，强有劲地标明 Mavericks 大约生成类似病毒的颗粒，并侵入到不同类型的细胞中。随后，Burga的团队速即检索了线虫的基因数据库，很快他们就发现，这不是孤单的基因水平迁移，他们找到了好多其他基因镶嵌在 Mavericks中的例子。在跨越 10 多个属的 100 多种线虫基因组中，有两个基因通常被 Mavericks看成“货品”收走，并在不同物种之间庸碌传递。从北好意思到印度，再到南非一公里深的金矿中，完满和不完满的遗传因子浸透到了大众不同地区的线虫种群中。尽管这些转折把柄强有劲地标明Mavericks促成了线虫物种之间的基因水平迁移，但生物学家还莫得亲眼目睹它们的举止。因此下一步陆续的重心，就是要找到一种顺次，让咱们能在显微镜下不雅察到 Mavericks产生类似病毒颗粒的经过，不雅测到基因“培植”的每一帧画面。

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类似病毒的转座子Maverick大约作为水平基因迁移（HGT）载体。图源：IMBA-IMP Graphics

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环球体育代理app2024欧洲杯举办权从“培植”获得的启发这种基因“培植”机制的发现重塑了咱们对生物演化的执意。Mavericks是一类陈腐且碎屑化的培植基因，在原生生物、真菌和动物（包括东谈主类）的基因组中巨额存在。领先东谈主们以为这些浩瀚的移动元素是无效的、照旧过期的基因突变的名胜。但自后的陆续标明Mavericks可以被重新激活，何况它们可以在某些原生物种之间介导水平基因迁移[6]。然则到目下戒指，在多细胞动物中还莫得完满的Mavericks被详备陆续过。这一次，线虫为咱们提供了一个坚苦的契机，何况线虫不仅仅生物实验的模式动物，许多线虫是大约感染农作物和牲口的寄生虫。若是咱们能更澄澈地掌捏Mavericks的责任旨趣，也许咱们就能左右它将特定致病基因引入寄生虫中，以此达到防控寄生虫的规划。此外，这一发现也标明Mavericks可以佩带某些抗病毒和抗菌的基因，这也领导它可能用于树立新的药物或疫苗，或将其打变成一种基因迁移的器用，用于基因调整和基因裁剪等应用。通过Mavericks或者其他遗传因子进行基因水平迁移的风物在当然界还有好多。这些基因的水平迁移会影响到物种遗传的各种性和符合性，从而导致新物种的形成或物种的亏损。为了保护物种各种性，着实知晓生物演化规章，咱们也需要更多地了解这些大约匡助基因在物种间培植的载体。

参考文件

[1]Crisp A, Boschetti C, Perry M, Tunnacliffe A, Micklem G. Expression of multiple horizontally acquired genes is a hallmark of both vertebrate and invertebrate genomes. Genome Biol. 2015 Mar 13;16(1):50.[2]Nakamura Y, Itoh T, Matsuda H, Gojobori T. Biased biological functions of horizontally transferred genes in prokaryotic genomes. Nat Genet. 2004 Jul;36(7):760-6.[3]Graham LA, Davies PL. Horizontal Gene Transfer in Vertebrates: A Fishy Tale. Trends Genet. 2021 Jun;37(6):501-503.[4]Kambayashi C, Kakehashi R, Sato Y, Mizuno H, Tanabe H, Rakotoarison A, Künzel S, Furuno N, Ohshima K, Kumazawa Y, Nagy ZT, Mori A, Allison A, Donnellan SC, Ota H, Hoso M, Yanagida T, Sato H, Vences M, Kurabayashi A. Geography-Dependent Horizontal Gene Transfer from Vertebrate Predators to Their Prey. Mol Biol Evol. 2022 Apr 10;39(4):msac052.[5]Widen SA, Bes IC, Koreshova A, Pliota P, Krogull D, Burga A. Virus-like transposons cross the species barrier and drive the evolution of genetic incompatibilities. Science. 2023 Jun 30;380(6652):eade0705.[6]Barreat JGN, Katzourakis A. Phylogenomics of the Maverick Virus-Like Mobile Genetic Elements of Vertebrates. Mol Biol Evol. 2021 May 4;38(5):1731-1743.

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