PNAS:劣質基因可能導致突變熔毀

2020-12-05 生物谷

多倫多大學的進化生物學家已經發現,劣質基因個體可能產生更劣質染色體的後代,可能導致世代中某些物種滅絕。

此研究發表在PNAS上,指出:相對於高質量基因個體來說,遺傳缺陷生物可能經歷DNA突變量增加。該研究以果蠅為研究對象,因為果蠅的簡單系統是更複雜系統中生物學諸多方面的模仿,因此,此研究發現可能對人類有所啟發。

在此研究中,研究人員檢測了黑腹果蠅的基因突變累積,這些基因排列在3個主要染色體上。為了操控基因質量,果蠅三號染色體被引入有害突變,以便觀察這些突變的存在如何影響2號染色體在46代內的適應性。結果是,劣質基因提高了突變率。

儘管還不清楚這種現象所含的機制,但這可能與受影響個體低DNA修復能力或高DNA易損性有關。對於遺傳學研究,果蠅尤其有用,因為可用成千上萬果蠅篩查成千上萬的基因,飼養費用低,繁殖快,只在幾個月內就有幾代果蠅可供研究。值得注意的是,在遺傳學壓力或環境壓力的情況下,升高的突變率也可能加速適應新環境。(生物谷bioon.com)

Evidence for elevated mutation rates in low-quality genotypes

N. P. Sharp, A. F. Agrawal

The deleterious mutation rate plays a key role in a number of important topics in biology, from mating system evolution to human health. Despite this broad significance, the nature and causes of variation in mutation rate are poorly understood, especially in multicellular organisms. We test whether genetic quality, the presence or absence of deleterious alleles, affects the mutation rate inDrosophila melanogaster by using a modified mutation accumulation approach. We find evidence that genotypes constructed to carry deleterious "treatment" alleles on one chromosome during mutation accumulation experience an elevated mutation rate on a different chromosome. Further, this elevation is correlated with the effect of the treatment alleles on phenotypic condition, measured as body mass. Treatment alleles that reduce mass by 10% cause a doubling in the rate of mutational decline. Our results show that mutation rates are sensitive to genetic stress, such that individuals with low-quality genotypes will produce offspring of even lower genetic quality, in a mutational positive feedback loop. This type of variation in mutation rate is expected to alter a variety of predictions based on mutation load theory and accelerate adaptation to new environments. Positive mutational feedback could affect human health by increasing the rate of germline mutation, and possibly somatic mutation, in individuals of poor health because of genetic or environmental stress.

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