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      黃蜂毒液掌握了基因如何獲得新工作的線索
      
			
      
				2018-12-26 10:13:02
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      在我們這個星球上令人難以置信的生物多樣性中，有一個共同的主題。生物體需要獲得新基因，或改變現(xiàn)有基因的功能，以便適應(yīng)和生存。這是怎么發(fā)生的?一種常見的觀點(diǎn)是基因復(fù)制，其中一個副本獲取新功能，而另一個副本繼續(xù)像以前一樣起作用。然而，通過研究微小的寄生寶石黃蜂及其快速變化的毒液庫，羅切斯特大學(xué)的沃倫實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)了一種可能在其他物種中廣泛存在的不同過程。該過程涉及選擇單拷貝基因以承擔(dān)新功能。在某些情況下，除了毒液腺外，這些基因似乎也繼續(xù)其先前的功能，在黃蜂的解剖結(jié)構(gòu)的其他部分。該研究結(jié)果發(fā)表在Current Biology上。
      

      黃蜂毒液掌握了基因如何獲得新工作的線索
      

      “這幾乎就好像他們現(xiàn)在正在兼職，”生物學(xué)教授約翰(Jack)Werren說。“他們有一份日常工作，然后夜間工作。隨著時間的推移，如果夜班工作，他們可能會放棄日常工作，并作為毒液專家發(fā)展。但是，在其他情況下，我們有他們發(fā)現(xiàn)他們停止兼職作為毒液基因，但似乎保留了他們的日常工作。“基因是如何被選擇的?什么決定了哪些工作(或組合工作)，它執(zhí)行?在Jewel Wasps的案例中，稱為基因調(diào)控的過程是關(guān)鍵。正如研究人員解釋的那樣，毒液基因的快速更新主要是通過與基因相鄰的調(diào)控區(qū)域的變化來實(shí)現(xiàn)的。
      

      這些調(diào)節(jié)區(qū)控制基因的表達(dá)方式 - 即基因是否在不同組織中“開啟”或“關(guān)閉”。當(dāng)基因開啟時，它提供了制造蛋白質(zhì)的說明。當(dāng)它關(guān)閉時，它不提供這樣的指示。
      

      “單拷貝基因的共同選擇可以成為適應(yīng)新環(huán)境的更快速機(jī)制，因?yàn)樗恍枰紫葟?fù)制基因，”Werren Lab的聯(lián)合主要作者和博士后研究員Ellen Martinson指出。 。
      

      “從本質(zhì)上講，這些黃蜂正在回收他們的基因用于新功能，”Werren實(shí)驗(yàn)室的前博士后聯(lián)合負(fù)責(zé)人Mrinalini說，此后她加入了新加坡國立大學(xué)，研究蛇毒。該小組還包括羅切斯特大學(xué)的其他兩位研究人員，Yogeshwar Kelkar和Ching-Ho Chang--研究了四種密切相關(guān)的寶石黃蜂種類。在首先向蛹注入操縱宿主代謝的毒液之后，黃蜂將卵產(chǎn)在其他昆蟲的蛹上，使環(huán)境更有利于發(fā)育中的幼崽。
      

      利用轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組測序，研究人員發(fā)現(xiàn)，寄生蜂中超過一半的毒液成分來自單拷貝基因，這些基因已經(jīng)被選擇而沒有被復(fù)制。毒液的成分可以迅速改變，使黃蜂適應(yīng)不同的宿主。例如，即使是密切相關(guān)的物種也可能相差最多40%的毒液。
      

      該小組提出，用于新功能的單拷貝基因的共同選擇不僅限于寄生蜂毒液。共同選擇在性質(zhì)上可能是常見的，特別是當(dāng)生物體快速發(fā)展到不斷變化的環(huán)境時。Werren說，關(guān)于寄生蜂毒液，可能會有額外的好處。“寄生蜂毒液的多樣性和這些物種的豐富程度(估計(jì)地球上的寄生蟲種類高達(dá)600,000種)，再加上寄生蜂毒液已進(jìn)化到操縱代謝過程的事實(shí)，這表明它們可能是巨大的未開發(fā)的聚寶盆藥物發(fā)現(xiàn)。”
      
			

			
        
      
			
      
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