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科学确定:人类身上有145个外来基因!!!

科学日报报道,根据发表在期刊《基因生物学》上的一项研究,在古代很多动物,包括人类,都从生活在相同环境里的微生物身上获得了重要的“外来基因”。这项研究挑战了一项传统观点,即动物进化只是单纯依赖从祖先血脉里流传下来的基因,而这项研究表明至少在某些血系里,获取外来基因这一过程仍在进行。

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这种生活在同一环境里的生物体之间基因的转移被称为水平基因转移(horizontal gene transfer,简称HGT)。它常出现在单细胞生物体里,曾用于解释各种现象,例如细菌是如何快速进化以抵抗抗生素。


HGT被认为在某些动物的进化中起着重要作用,包括从微生物和植物里获取基因的线虫,以及获得细菌基因以产生消化咖啡豆所需的酶的甲虫。然而,HGT发生在更加复杂的动物,例如人类身上的观点则一直备受争论。


研究首席作者、英国剑桥大学的生物学家阿拉斯泰尔·克里斯普(Alastair Crisp)表示:“这是第一项展示水平基因转移是多么广泛发生在动物身上的研究,它产生了几十甚至几百个活跃的外来基因。令人惊讶的是,HGT似乎根本不是罕见事件,它促进了很多甚至可能所有动物的进化,而这个过程目前仍在继续进行,这意味着我们可能需要重新评估我们对进化的思考。”


研究人员调查了12个果蝇物种、4个线虫物种和10个灵长类动物,包括人类的基因组。他们计算出每个物种的基因与其他物种里的相似基因之间的匹配程度,从而估计这些基因外来起源的可能性。通过与其它物种进行对比,他们就可以估计这些基因被物种获取的可能时间。


一系列基因,包括ABO血型基因,被证实是脊椎动物通过HGT获得的。其中大多数其它基因则与涉及新陈代谢的酶有关。在人类身上,他们证实了17个之前被认为来源于HGT的基因,此外还鉴别了128个之前未被发现的额外外来基因。


某些基因涉及脂类的新陈代谢,包括脂肪酸的分解和糖脂的形成。其它则涉及免疫反应,包括炎性反应、免疫细胞信号转导和抗菌反应。进一步的基因分类还包括氨基酸新陈代谢、蛋白质修饰和抗氧化活性。


研究小组确定了外来基因来源的生物体的可能分类。细菌和原生生物是所有研究物种中外来基因最常见的来源。他们还确定了来自病毒的HGT,后者导致灵长类动物身上将近50种外来基因。


研究人员还发现有些基因起源于真菌。这解释了为什么某些关注于将细菌作为HGT来源的先前研究推翻了这些基因“外来”起源的观点。灵长类动物身上的大多数HGT都非常古老,大约发生在介于脊索动物共同祖先和灵长类动物共同祖先之间的时期。研究作者表示他们的分析可能低估了动物身上HGT过程的真实程度,复杂多分子有机物之间的直接HGT是可行的,它已经被发现存在于某些宿主-寄生虫关系里。


这项研究对普遍的基因组测序具有潜在影响。基因组项目往往从结果里移除细菌的基因组序列,因为他们假设这些基因是污染物。虽然仔细筛选污染物是非常有必要的,但细菌序列其实是动物基因组的一部分这一可能性也不应该被忽视,研究人员这样表示。


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