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感染可增加后代基因重组几率

面对高温和食物缺乏等恶劣环境生物的后代会出现更多基因变化,这能让这些后代能更好应对未来生存威胁,增加生存机会。最新研究发现,母果蝇生病后生产的后代会出现更多基因变化。这一研究2015年8月14日发表在《科学》杂志上,这符合上述这个长期被认可的生物学原理。曾经有人提出,细菌和寄生虫感染或许也能产生类似效应,但过去只有间接证据。

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北卡大学生物学家Nadia Singh小组用多种菌株感染雌性黑腹果蝇,但让这些果蝇能存活到交配和生育,结果发现,这些感染细菌的果蝇生产的后代染色体之间会出现更多基因交换重组。这种变化出现在受精过程,因为受精后再感染细菌不会出现这种改变。


细菌感染为什么能导致更多DNA交换的具体原因目前还不清楚。Singh说,这种改变出现在受精卵内,所以不会是因为后代适应感染发生的改变。或许在感染期间产生卵子时可能会发生某种不知道的变化,而这种改变让卵子更容易受精产生胚胎。这正是Singh小组将来研究的重点。


Singh说,研究最令人惊讶的发现是,当果蝇幼虫被寄生蜂Leptopilina clavipes感染时,这些寄生蜂能把卵产在果蝇的幼虫体内腔,除非果蝇的免疫系统能将这些寄生卵破坏,否则这些寄生蜂幼虫能将果蝇幼虫吃掉爬出来。即使果蝇在幼虫阶段之前被寄生蜂感染,此时果蝇的卵巢完全没有发育,仍然发现其后代发生更多遗传变异。


幼年阶段的感染引起后代基因重组的信号系统仍然不清楚。巴斯大学生物学家Nick Priest是研究应激影响后代基因改变的学者。Priest认为但研究给人们深入理解生命进化的基础提供了重要基础。


Priest指出,果蝇父母都可能存在对抗感染的基因,基因重组能增加后代产生抗感染基因的几率,这样的策略能让果蝇应对风险保存优秀基因。Priest说,那些患病最严重的果蝇,也是与感染抗战最多经历的果蝇,可能有更多机会产生基因交换。这正是将来研究的重点。


母苍蝇谁擅长对抗感染,神父指出,有更大的概率,强壮的免疫系统传递给他们的后代——这意味着这些后代可以运行失去有利的基因通过基因重组的风险。所以牧师预计,这是最“苍蝇——那些努力对抗感染——这将是最容易混淆他们的后代的基因。“这是下一个重要考验,”他说。


Singh说,这种现象不应该只发生于果蝇,可能具有普遍性意义。我们希望了解其他物种是否也存在类似情况,这代表一种全新的父母经历影响子代健康的遗传方式。


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