研究表明溫度對(duì)線粒體DNA進(jìn)化的影響

沖繩研究所的一項(xiàng)新研究表明科學(xué)技術(shù)研究生院(OIST),提供了證據(jù)對(duì)選擇mtDNA由于溫度的變化。在多細(xì)胞生物,包括人類,大多數(shù)DNA是盤(pán)繞在細(xì)胞核內(nèi)。然而,一小部分是藏在線粒體細(xì)胞器,產(chǎn)生能量,調(diào)節(jié)許多細(xì)胞內(nèi)的代謝過(guò)程。

與核DNA是遺傳自父母,線粒體DNA(mtDNA)通常是由一代傳給下一個(gè)只能通過(guò)母親。研究人員一直認(rèn)為小mtDNA的核苷酸序列的差異既不影響細(xì)胞的正常生理功能也經(jīng)歷自然選擇。由于這些原因,它被認(rèn)為是一個(gè)典型的工具在許多科學(xué)領(lǐng)域,從基因到氣候變化,研究生物的進(jìn)化歷史和個(gè)人或團(tuán)體之間的關(guān)系。

然而,有越來(lái)越多的證據(jù)表明,一些mtDNA變體在別人在某些情況下可以選擇。沖繩研究所的一項(xiàng)新研究表明科學(xué)技術(shù)研究生院(OIST)合作在澳大利亞莫納什大學(xué)和倫敦大學(xué)學(xué)院在英國(guó),發(fā)現(xiàn)mtDNA可以比目前更受到選擇相信。Zdenek Lajbner博士和他的同事們從OIST物理學(xué)和生物學(xué)的單位,由教授喬納森•米勒對(duì)果蠅(黑腹果蠅)進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)證明環(huán)境的差異溫度的選擇可以影響mtDNA變體。“我們的設(shè)計(jì)是第一的推斷時(shí)選擇熱的作用在塑造mtDNA頻率在自然界中,“Lajbner博士說(shuō),該研究的第一作者,發(fā)表在科學(xué)報(bào)告。

Lajbner博士和他的同事研究了兩個(gè)由天然mtDNA變異果蠅居住在澳大利亞的東海岸。其中的一個(gè)變體是更常見(jiàn)的在亞熱帶,北部的國(guó)家,氣溫暖和,運(yùn)行,另一個(gè)是更常見(jiàn)的在溫帶,南部,這往往是冷。研究人員收集了兩個(gè)網(wǎng)站的蒼蠅,然后通婚他們一系列的人口與同樣混合基因。然后將每個(gè)混合人口分成4個(gè)亞種群。的四個(gè)亞種群維持在不同的溫度。兩個(gè)亞種群的溫度一直在常數(shù)分別為19ºC 25ºC。另外兩個(gè)亞種群波動(dòng)模擬的溫度的熱條件兩個(gè)網(wǎng)站收集的蒼蠅。三個(gè)月后,研究者測(cè)序的mtDNA果蠅從所有這些亞種。

小組還研究了如何沃巴赫菌等細(xì)菌的存在,常見(jiàn)的感染果蠅,影響mtDNA選擇。區(qū)分它們的影響,團(tuán)隊(duì)治療一些蒼蠅數(shù)量的抗生素殺死任何他們可能窩藏的沃爾巴克氏體屬感染。

研究者發(fā)現(xiàn)在果蠅飼養(yǎng)在溫暖的實(shí)驗(yàn)室條件下,兩個(gè)mtDNA變異越來(lái)越常見(jiàn)的一種。同一mtDNA變種被發(fā)現(xiàn)廣泛流行于果蠅從溫暖的澳大利亞北部地區(qū)。類似的模式與其他mtDNA變異果蠅觀察冷實(shí)驗(yàn)室條件下飼養(yǎng)。然而,研究人員只沃爾巴克氏體屬感染人群中觀察到了這一現(xiàn)象已經(jīng)消失。此外,他們觀察到的變化模式男性并不總是匹配的女性。

結(jié)果表明,溫度mtDNA形狀如何變化的。他們還表明,額外的因素,如性和微生物感染,還可能影響線粒體基因組進(jìn)化在野外。“還需要進(jìn)一步的研究來(lái)確定的部分線粒體基因組與環(huán)境溫度敏感和理解其背后的機(jī)制,“Lajbner博士說(shuō)。他還指出,研究人員使用mtDNA作為遺傳工具應(yīng)該記住,它的發(fā)展對(duì)熱環(huán)境的反應(yīng)。

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