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解开真菌自相残杀的遗传学

自私基因是传递给下一代的基因,但对整个个体没有任何好处,有时可能是有害的。乌普萨拉大学的研究人员首次对中间神经孢子菌中的两个自私基因进行测序(或绘制),导致真菌孢子杀死他们的兄弟姐妹。出乎意料的是,这些基因并没有相互关联,这可能表明自私基因比以前认为的更为常见。

进化理论的一个主要支柱是适者生存,其基因可以传承下去。然而,一种基因 - “自私”基因 - 可以传递而不会使个体受益。生物学家认为自私基因可能是进化的重要驱动因素,因此必须了解自私基因如何发挥功能以便理解更一般的进化模式。

在某些真菌中发现了自私基因的一个例子,称为“孢子杀手”。如果真菌孢子携带这种基因,孢子会杀死所有缺乏该基因的相关('兄弟')孢子。因此,尽管对整个真菌有害,但孢子杀死基因将被传递。在其他生物中发现了类似的杀死兄弟姐妹的基因,例如果蝇和小鼠,但在这些物种中,精子破坏了兄弟姐妹的精子。自私基因也可以作为杀虫剂:将自私基因插入携带疟疾的蚊子中可以导致一个性别的个体出生,从而减少其种群规模。然而,关于自私基因如何在遗传上发挥作用以及它们如何在自然界中传播的知识仍然有限。

乌普萨拉大学系统生物学系的一个研究小组第一次成功地对含有复杂自私基因的完整基因组进行了测序。研究人员对子囊菌真菌中间孢菌(Neurospora intermedia)中发现的两种不同类型的孢子杀手进行了基因组测序。结果现已发表在Nature Communications上。

“对这种类型的自私基因进行测序是很困难的,因为它们通常位于染色体上已经积累了大量突变的部分,并且染色体的部分已被重新排列,”该研究负责人Hanna Johannesson说。

基因组的测序表明,孢子杀伤基因存在于染色体区域,其中大部分染色体已改变方向:形成所谓的“倒位”。这些染色体区域也收集了许多新的突变和重复DNA扩增的区域。突变可能意味着具有孢子杀伤基因的个体更难以适应,并且它们可能解释为什么这些孢子杀死基因在中间孢子中是不寻常的。

“令我们惊讶的一个结果是两个孢子杀手彼此无关,并使用不同的基因杀死同胞孢子。这可能表明,一般的自私基因,特别是孢子杀死基因,比人更常见曾经认为,“该研究的主要作者Jesper Svedberg说。

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