“自私超基因”嚴(yán)重破壞遺傳多樣性 相關(guān)研究發(fā)表在《eLife》雜志上

美國羅切斯特大學(xué)的生物學(xué)家首次使用群體基因組學(xué)來闡明一種被稱為分離變相因子(SD)的“自私遺傳元素”的進(jìn)化和后果。發(fā)表在《eLife》雜志上的論文表明，SD已導(dǎo)致染色體組織和遺傳多樣性發(fā)生了巨大變化。

人類基因組中充斥著“自私”的遺傳元素，這些元素似乎對宿主沒有好處，而只是尋求自我繁殖。

研究人員此次使用果蠅作為模式生物來研究SD。果蠅有大約70%的基因與導(dǎo)致人類疾病的基因相同，而且由于它們的繁殖周期短至不到兩周，科學(xué)家們能夠在相對較短的時間內(nèi)創(chuàng)造出幾代果蠅。

正如孟德爾遺傳定律所預(yù)期的那樣，雌性果蠅將受SD感染的染色體傳遞給大約50%的后代。然而，雄性會將SD染色體傳遞給其近100%的后代，因為SD會殺死任何不攜帶自私遺傳元素的精子。

幾十年來，研究人員已知道SD進(jìn)化為一種超基因，但這是他們第一次使用群體基因組學(xué)研究SD的動態(tài)、進(jìn)化和對基因組進(jìn)化的長期影響。群體基因組學(xué)是一種檢查群體中個體之間DNA序列變異的全基因組模式。

作為超基因的優(yōu)勢在于，多個基因可共同作用，導(dǎo)致SD幾乎完美地傳遞給后代。然而，正如研究人員發(fā)現(xiàn)的那樣，超基因存在重大缺陷。

在有性生殖中，來自母親和父親的染色體交換遺傳物質(zhì)以產(chǎn)生每個后代獨(dú)有的新遺傳組合。在大多數(shù)情況下，染色體正確排列并交叉。科學(xué)家們早就認(rèn)識到，通過交叉(稱為重組)進(jìn)行的遺傳物質(zhì)交換至關(guān)重要，因為它使自然選擇能夠消除有害突變并促進(jìn)有益突變的傳播。

而自私遺傳元素通過關(guān)閉重組以確保將其傳遞給所有后代，從而獲得了短期傳播優(yōu)勢。但SD并不具有“前瞻”性：與正常染色體相比，阻止重組導(dǎo)致SD積累了更多有害突變。

研究人員表示，如果沒有重組，自然選擇就無法有效清除有害突變，因此它們會在SD染色體上積累，這些突變可能會破壞基因的功能或調(diào)控。缺乏重組也可能導(dǎo)致SD染色體已經(jīng)開始在演化上顯示出退化的跡象。

總編輯圈點：

科學(xué)家們幾年前就判斷SD可能與物種形成有關(guān)。因為這種基因?qū)Ｗ⒂?ldquo;自私繁殖”，會使承載它的染色體更頻繁地傳給后代，甚至能與“敵對勢力”基因展開“軍備競賽”，再飛快進(jìn)化，進(jìn)一步通過控制后代性別來繁殖等等。這也導(dǎo)致了自私遺傳因素不但自私地繁殖，還會造成惡劣影響，例如，扭曲性別比例、損害生育能力、導(dǎo)致有害突變，甚至導(dǎo)致群體滅絕。徹底認(rèn)清自私基因的真面目，不但是物種形成研究領(lǐng)域必須要邁過的一道坎，也是我們?nèi)祟惲私鈨?nèi)部遺傳環(huán)境必經(jīng)的一環(huán)。(張夢然)