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▲图片展示了BovB转座子广泛存在于进化树的各物种中——例如海胆、大象、奶牛和蛇。
澳大利亚阿德莱德大学(University of Adelaide)的科学家认为，物种间广泛的基因转移完全不同于父母向后代遗传，它从根本上改变了当今哺乳动物的基因组，并成为进化的重要驱动力。7月8日发表在《基因组生物学》(Genome Biology)杂志上的研究结果表明，水平基因转移远比人们想象的普遍。
在世界上最大的所谓的“跳跃基因”研究中，研究人员追踪到两种特定的跳跃基因，它们跨越了759个植物、动物和真菌物种。这种跨物种转移甚至出现在动物和植物之间，并在整个进化历程中频繁发生。这些跳跃基因实际上是小片段的DNA，它们能够在整个基因组中自我复制，这被称为转座子。
研究人员所追踪到的转座子——L1和BovB——曾作为外来DNA进入哺乳动物体内。这是第一次有人发现对人类如此重要的L1转座子可在物种间跳跃。
这项研究的负责人、阿德莱德大学生物信息学中心主任David Adelson教授说：“跳跃基因，准确的称呼为反转录转座子，可在不同物种的基因组中自我复制。尽管还可能涉及到昆虫(如蜱虫、蚊子)或病毒，但跳跃基因是如何做到这一点的目前尚不清楚——这仍然是一个大难题。”
“这个过程被称为水平转移，不同于常规的亲子转移，它对哺乳动物的进化产生了巨大的影响。例如奶牛和绵羊25%的基因组源于跳跃基因。”Adelson教授说，“把跳跃基因想象成寄生虫，DNA里有什么并不是那么重要——实际上，它们会把自己引入其他基因组，从而破坏基因及其调控方式。”
论文的第一作者、阿德莱德大学医学院博士后Atma Ivancevic博士说：“人们曾经认为L1转座子只能从父母遗传给后代。以往的大多数研究只观察了少数物种，并没有发现基因转移，而我们研究了尽可能多的物种。”
人类的L1转座子与癌症和神经紊乱有关，了解其遗传性对理解疾病的进化十分重要。他们发现L1s在真菌中并不常见，但在植物和动物中大量存在。而最令人惊讶的发现是，两种关键的哺乳动物物种——澳大利亚的单孔目动物(鸭嘴兽和针鼹)缺乏L1s——表明这种基因是在单孔目分化出去之后才进入到哺乳动物的进化通路之中的。
Adelson教授说：“我们认为L1s进入哺乳动物的基因组是过去1亿年哺乳动物快速进化的主要驱动力。”
研究小组还研究了BovB转座子在物种间的转移，这种跳跃基因要年轻得多：它最初发现于奶牛，但后来被证实它在很怪异的动物组合之间跳跃，包括了爬行动物、大象和有袋类动物。Adelson教授早期的研究发现，蜱虫很可能是BovB跨物种转移的推动者。
新的研究通过扩展分析发现BovB的跳跃比先前预期的更加广泛，它已经在青蛙和蝙蝠之间转移了至少两次，新的潜在媒介物种包括床虱、水蛭和蝗虫。研究小组认为，研究昆虫类群有助于找到更多跨物种转移的证据。他们还致力于研究其他跳跃基因，并探索水生载体的可能性，如船蛆和线虫。
Adelson教授说：“尽管最近的研究分析了超过750个物种的基因组，但我们对水平基因转移的认识还处于皮毛阶段，还有更多的物种和其他类型的跳跃基因有待研究。”
科界原创
编译：灯丝 审稿：alone 编辑：程建兰
来源：https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-07/uoa-cst070618.php
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