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      酵母到達生命之樹以馴化細菌基因組
      
			
      
				2019-02-23 10:08:41
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      昆蟲的腸道似乎是一個不適宜居住的地方，但不同的微生物仍然在那里建立家園。然而，在腸道中，為了在居民的細菌和真菌中生存所需的營養(yǎng)物質而斗爭 - 更不用說昆蟲了。因此，清除鐵等必需礦物質的任何優(yōu)勢都會提升。數百萬年前，一個酵母細胞得到了這樣的推動。酵母從細菌中吸取了一系列基因。這些基因使酵母能夠制造捕獲細胞鐵的分子。憑借這一新發(fā)現的優(yōu)勢，這種單細胞最終分化成少數幾種酵母物種，其中許多現在稱為昆蟲的家。
      

      酵母到達生命之樹以馴化細菌基因組
      

      這些基因作為一個包裹到達，七個基因排列在一起作為一個單元。細菌中很常見，但在真菌中很少見，這些一起發(fā)揮作用的多個基因包被稱為操縱子。這種酵母對細菌鐵清除操縱子的真空吸塵是從細菌結構域向真菌等生物體轉移基因的最明顯的例子之一 - 生命樹上一個分支的電弧放電，共同捐贈遺傳物質單獨的分支。
      

      威斯康星大學麥迪遜分校遺傳學教授Chris Todd Hittinger和他的實驗室在3月7日出版的Cell雜志和2月21日在線報道了這一基因轉移。這項工作由博士后研究員Jacek Kominek和研究生Drew Doering領導，合作者橫跨北美，中國和荷蘭。
      

      作為Y1000 +項目的一部分，Kominek和Doering正在尋找能夠產生鐵清除分子的基因。之前在酵母中沒有看到那些基因。
      

      “然后有一堆物種似乎有這種細菌通路。我們首先想到的是：這是一個錯誤嗎?” 科米內克說。“所以我們開始深入挖掘。我們發(fā)現這些基因彼此相鄰。它們參與了相同的過程。它們起源于細菌。這是一個意想不到的事情。”
      

      從原核細菌到真核生物如真菌的這種遺傳轉移曾經見過，但不是經常發(fā)生的。它們被稱為水平基因轉移，因為基因不是在幾代之間垂直移動，而是在不相關的生物之間橫向移動。一些科學家仍然懷疑這些基因轉移是否真的發(fā)生在真核生物中，這些生物體的細胞核除了真菌外還包括植物和動物。
      

      在一次事件中發(fā)現從細菌轉移到酵母的七個基因對于研究人員來說是令人興奮的 - 它可能是跨域水平基因轉移的明顯案例。如果是這樣，它不僅僅是一個基因，而是許多賦予復雜新特征的基因。然而，這種在細胞之間交換的基因組碎屑可以在數百萬年的過程中降解，直到它不再起作用。
      

      因此Doering詢問鐵清除途徑是否仍然有效。他發(fā)現，實際上，這些基因仍然具有活性并且能夠產生該途徑的最終產物。為了測試酵母是否可以使用細菌途徑來清除鐵，他在培養(yǎng)皿上培養(yǎng)酵母，用鐵染色時會染上電藍色。少數酵母物種從培養(yǎng)皿中清除了足夠的鐵，使藍色染料變成橙色。很明顯，細菌途徑在酵母中保持其功能。
      

      在進化的過程中，隨著酵母的分歧，他們使鐵清除操縱子成為他們自己的。酵母添加了明確的真核DNA元件，重新調整了7個基因的表達，甚至添加了真菌基因，這些基因也參與了操縱子中間的鐵清除。
      

      “你有細菌和真核基因一起合作，攜手合作，”科米內克說。“我認為這非常了不起。”
      

      這些證據不僅推動了基因轉移的發(fā)生，而且為新基因如何幫助酵母適應提供了明確的案例。
      

      “真核生物參與遺傳物質水平轉移的想法是一個相對較新的事物，并且仍然有人堅決反對它作為一種現象，”多林說。“而這部分是因為我們一直缺乏這種明確的本壘打案例。所以我認為我們論文的一個好處就是它發(fā)生了一個很好的大廣告牌，并且所有這些不同的證據支持這是真的。“
      

      “我認為經過二十年的爭論，真核水平基因轉移是否真實，希望這為最終相信數據告訴我們的內容提供了借口之一，”同時也是能源部成員的Hittinger說道。資助大湖生物能源研究中心。
      

      “我希望這項研究是棺材中最后的釘子之一，”他說。
      
			

			
        
      
			
      
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