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      研究表明溫度對線粒體DNA進化的影響
      
			
      
				2019-04-08 09:20:22
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      沖繩科學(xué)技術(shù)研究生院(OIST)的研究人員進行的一項新研究提供了由于溫度變化而選擇mtDNA的證據(jù)。
      

      研究表明溫度對線粒體DNA進化的影響
      

      在包括人類在內(nèi)的多細(xì)胞生物中，大多數(shù)DNA在細(xì)胞核內(nèi)盤繞。然而，一小部分隱藏在線粒體 - 細(xì)胞器內(nèi)，產(chǎn)生能量并調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的許多代謝過程。
      

      與從父母雙方遺傳的核DNA不同，線粒體DNA(mtDNA)通常僅通過母親從一代傳遞到下一代。長期以來，研究人員一直認(rèn)為小mtDNA的核苷酸序列的變異既不影響細(xì)胞功能也不經(jīng)歷自然選擇。由于這些原因，它被認(rèn)為是許多科學(xué)領(lǐng)域的一個典型工具，從遺傳學(xué)到氣候變化，到檢驗進化歷史和個體或生物群體之間的關(guān)系。
      

      然而，越來越多的證據(jù)表明某些mtDNA變體在某些情況下可以被選擇。沖繩科學(xué)技術(shù)研究生院(OIST)的研究人員與澳大利亞的莫納什大學(xué)和英國倫敦大學(xué)學(xué)院合作開展的一項新研究發(fā)現(xiàn)，mtDNA可能比目前認(rèn)為的更受選擇。來自O(shè)IST物理和生物學(xué)部門的Zdenek Lajbner博士和他的同事，由Jonathan Miller教授領(lǐng)導(dǎo)，對果蠅(Drosophila melanogaster)進行了實驗，以證明環(huán)境溫度的差異可以影響一種mtDNA變體的選擇。“我們的設(shè)計是首創(chuàng)的，當(dāng)涉及到熱推斷選擇在自然界塑造的mtDNA頻率的作用，” Lajbner博士研究，發(fā)表在主要作者的科學(xué)報告。
      

      Lajbner博士及其同事研究了兩種天然存在的mtDNA變種，這些變種由居住在澳大利亞東海岸的果蠅攜帶。其中一種變體在該國的亞熱帶，北部地區(qū)更為常見，氣溫溫暖，另一種更常見于溫帶，南部，往往更冷。研究人員從這兩個地點收集了蒼蠅，然后將它們雜交，以獲得一系列具有相同混合基因的種群。然后他們將每個混合人口分成四個子群體。四個亞群中的每一個都保持在不同的溫度。兩個亞種群的溫度分別保持在19ºC和25ºC的常數(shù)。其他兩個亞種群的溫度波動，以模擬收集果蠅的兩個地點的熱狀況。三個月后，研究人員對所有這些亞群的果蠅mtDNA進行了測序。
      

      研究小組還研究了通常感染果蠅的Wolbachia等細(xì)菌的存在如何影響mtDNA的選擇。為了區(qū)分它們的影響，研究小組用抗生素治療了一些蒼蠅種群，以殺死它們可能藏匿的任何Wolbachia感染。
      

      研究人員發(fā)現(xiàn)，在溫暖的實驗室條件下飼養(yǎng)的果蠅中，兩種mtDNA變體中的一種變得比另一種變得更常見。同樣的mtDNA變體也被發(fā)現(xiàn)在澳大利亞較溫暖的北部地區(qū)的蒼蠅中廣泛流行。在冷實驗室條件下飼養(yǎng)的果蠅中觀察到與其他mtDNA變體相似的模式。然而，研究人員僅在Wolbachia感染被消滅的人群中觀察到這種效應(yīng)。此外，他們在男性中觀察到的變異模式并不總是與女性中的變異模式相匹配。
      

      結(jié)果表明，溫度決定了mtDNA在自然界中的變化。他們還提出，其他因素，如性別和微生物感染，也可能影響線粒體基因組在野外的演變。“需要進一步的研究來確定對環(huán)境溫度敏感的線粒體基因組部分，并了解其背后的機制，”Lajbner博士說。他還指出，使用mtDNA作為遺傳工具的研究人員應(yīng)該記住，它會隨著熱環(huán)境的變化而發(fā)展。
      
			

			
        
      
			
      
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