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最大规模基因组分析研究
日期:2015年08月26日 信息来源:深圳市纽邦生物科技点击率:1755

      一个国际研究小组完成了对所有生命形式有史以来最大规模的基因组分析研究。以前所未有的细节绘制出了真核基因的进化史,提供了有关最早期生命形式进化机制的一些新见解。

这篇发表在《自然》(Nature)杂志上的研究论文,是建立在著名古生物学家Stephen Jay Gould的研究工作基础之上,Gould曾提出尽管进化通常是一个缓慢的过程,有时候会在相对较短的时间空间里向前大步飞跃。这一理论被称作为“间断平衡(punctuated equilibrium)”。

该研究小组想通过研究真核和原核生命不同的进化方式,来看看是否能找到一些线索了解进化是如何能够完成这些大步飞跃的。传统的模型表明,原核生物中发生了横向基因转移(LGT)(基因在两个个体间流动和交换),由此帮助解释了相比真核生物,原核生物所具有的巨大的多样性。研究小组由此提出了一个问题:真核生物中的LGT能否解释这些大飞跃?

      这一项目的负责人、杜塞尔多夫大学教授Bill Martin说:“这一研究令人吃惊的是,证实了真核生物并没有像原核生物那样进行这种持续的基因交换——当它们这样做时,则是非常重要的事件。并且在早期进化过程中,其与细胞器的起源相对应。这些事件是巨大的进化飞跃。”细胞器是科学家们用来区分真核细胞和原核细胞的细胞元件。真核生物具有线粒体和叶绿体一类的结构,这些小型工厂在细胞中发挥作用为生物提供能量。研究表明,线粒体和叶绿体都是由两个细胞结合在一起共享基因及形成“杂种”生物体进化而来。重要的是研究小组的计算机模型显示,在这种初始杂种形成阶段之后,生物体开始失去一些新获得的遗传信息。McInerney教授解释说:“就像一盘象棋游戏,细胞一开始有两套基因,其中一套基因来自共生伙伴,这些基因排列在棋盘的任一端。

“但在进化过程中,这些元件逐个从棋盘上被除去,因此在博弈结束时几乎没有元件留下,有人设法根据留下的元件重构出游戏的结果,沿着时间进行追溯。”

      因此,该研究小组的研究证实了,这些进化大飞跃可能发生在原核生物与真核生物在一次内共生事件中混合它们的基因之时。这些证据强有力地支持了间断式进化理论,并可以解释地球上复制生命的起源。

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