跳躍基因:物種跨越,人類進化的新型遺傳方式?

2021-03-01 生物探索

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

Source: University of Adelaide

跳躍基因

跳躍基因（或轉座子）是指能夠進行自我複製，並能在生物染色體間移動的基因物質。它們具有擾亂被介入基因組成結構的潛力，並被認為是導致生物基因發生漸變(有時候是突變)，並最終促使生物進化的根本原因。

轉座因子約佔人類基因組的一半。一些長散布元件 ( long interspersed element，Line) 的逆轉錄轉座子，在複製自己的同時留下一個舊的版本，從而導致基因組的擴增。真核生物中兩個最豐富的逆轉錄轉座子家族是LINE-1 (L1)和Bovine-B (BovB)。

最新進展

2013年，阿德萊德大學遺傳與進化系教授David Adelson博士曾指出，BovB的水平轉移比人們認為的要廣泛得多，並在兩種節肢動物模型（特別是爬行動物蜱）中證明了轉移的可能機制。這項工作已發表在PNAS雜誌。

Credit: iStockphoto/Martin McCarthy

對於他們正在進行的這項課題，Adelson博士說，「跳躍基因，即逆轉錄轉座子，可以複製並粘貼在基因組周圍以及其他物種的基因組中。我們仍不清楚他們是如何做到的。

Adelson博士及其同事假設哺乳動物中L1逆轉錄因子的存在是由於一個古老的水平轉移事件。為了研究這一點，他們從由759個植物、真菌和動物基因組組成的數據集中提取了數百萬個逆轉錄轉座子序列。

在目前的工作中，研究人員指出，L1和BovB逆轉錄轉座子存在於多種物種中，包括哺乳動物、爬行動物、魚類、兩棲動物、節肢動物和原始物種（如海膽和海鞘），並且在生物體中具有相似的分布。

有趣的是，他們發現，在整個進化過程中，物種間的轉移，甚至植物和動物之間的轉移，經常發生，不僅如此，研究人員還在真核物種中鑑定出多種可能的L1水平轉移事件，主要涉及海洋真核生物中的Tx樣L1。他們還發現了新的橫向轉移寄生蟲載體，如臭蟲、水蛭和蝗蟲，並在蝙蝠和青蛙等新的譜系中發現了BovB的出現。

作者寫道:「因此，我們推測，獸類（therian mammals）哺乳動物的物種形成部分是受L1逆轉錄對基因組結構和功能的影響，包括對轉錄網絡（transcriptional networks）的調控作用。」

前文已經提到，大量哺乳動物基因組是由轉座因子組成的。這些結果支持了水平轉移在新宿主生物中產生長期基因組變化的作用。 」隨著基因組測序技術和生物信息學工具的進步，我們預計，我們的研究將成為從大規模基因組數據中推斷水平轉移的寶貴資源。"作者總結道。

這項最新結果已於7月9日以「Horizontal transfer of BovB and L1 retrotransposons in eukaryotes」為題發表在Genome Biology 雜誌。

責編：浮蘇

參考資料：1）Jumping Genes Hop across Species to Stir Human Evolution

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