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PLoS Genetics:原核生物进化新学说  

2011-10-08 16:42:20|  分类: 我们一起来科普— |  标签: |举报 |字号 订阅

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摘要: 近日一项新研究成果向传统的微生物进化论提出了挑战,研究人员在论文中提出原核生物中蛋白质进化的首要推动力并非基因重复,而主要是通过不断从其他的微生物处获得基因而取得进化的。

来源生物通

近日一项新研究成果向传统的微生物进化论提出了挑战,研究人员在论文中提出原核生物中蛋白质进化的首要推动力并非基因重复,而主要是通过不断从其他的微生物处获得基因而取得进化的。相关研究成果发表在1月27日的《科学公共图书馆?遗传学》(PLoS Genetics)杂志上,这一研究成果或将改变科学家们研究模型生物学网络和蛋白质进化的方向。

“在去年夏季的大会上,科学家们就细菌基因组扩大主要是通过基因重复还是由于基因获取提出了争议,”耶鲁大学进化生物学家Howard Ochman说道:“现在手边的这篇论文为这个问题做出了最好的解答。”

由于具有迅速修饰自身蛋白质成分的能力,原核生物(包括细菌和古生菌)在各种条件下均能旺盛地生长。原核生物的这种能力主要通过两种方式获得:第一种是通过从其他原核生物处获取基因即所谓的水平基因转移,这也是细菌对抗生素产生耐受的一种重要机制;第二种则是通过基因重复,通过重复拷贝已存在的基因,以突变累积的方式获取新的或加强的功能。

    在过去的研究中科学家们针对少量的、关系较远的基因组进行分析并推测平行基因转移最多导致了25%的蛋白质家族扩增,生成了具有新功能或新结构的蛋白质。近期法国巴斯德研究所的研究人员Todd Treangen和Eduardo Rocha利用大量、紧密相关的原核生物基因进行了精密检测,确定了原核生物蛋白质进化的主要推动力。“我们针对基因组数据开展了更深入的研究,”现在马里兰大学就读博士后的Treangen说。

    Todd Treangen和Eduardo Rocha针对来自原核生物8大进化枝的110个基因组展开了分析,集中研究了3190个确定的蛋白质家族。研究结果表明80-90%的蛋白质家族均是通过平行基因转移进行扩增。此外,研究人员还证实平行基因转移和基因重复这两种生物过程在进化中发挥着不同的作用:平行转移基因可以长久地存在于种群中,而重复基因则是短暂而广泛地进行表达。

   “研究结果表明过去科学家们低估了基因转移在蛋白质多样化中的作用,”Treangen说。不过Treangen同时表示他们目前仅针对的存在于全世界的一小部分微生物,随着不断获得更多的基因组进一步的研究工作将继续开展下去。

   “这对于在真核生物中针对这两个过程开展研究亦具有重要的意义,”英属哥伦比亚大学的分子进化生物学家Patrick Keeling说道:“尽管目前已有大量关于真核生物平行基因转移的报道,但由于缺乏紧密相关的真核生物的基因组数据,开展相关检测仍颇为困难。新研究结果让我们不禁产生了一些兴趣和关注是否真核生物也是以同样的方式而取得进化的。”

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