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        更復雜的生物系統(tǒng)更自由地發(fā)展
        
			
        
				2019-05-08 10:34:45
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        我們的基因(又稱基因型)決定了我們的特征(也就是表型)。進化作用于表型的變化，當突變改變潛在的基因型時發(fā)生。但是，突變產(chǎn)生的表型變化是不是沒有界限 - 螞蟻不能突然長出樹干或變成大象的大小。奧地利科學技術(shù)研究所(IST奧地利)的研究人員發(fā)現(xiàn)，在細菌大腸桿菌的基因調(diào)控系統(tǒng)中，突變的組分越多，系統(tǒng)可以越自由地進化。這是由Calin Guet，Jonathan Bollback和第一作者Mato Lagator在eLife領(lǐng)導的團隊發(fā)表的一項研究的結(jié)果。
        

        更復雜的生物系統(tǒng)更自由地發(fā)展
        

        突變的影響定義了系統(tǒng)如何變化。但是在一個調(diào)節(jié)基因表達的幾個組件系統(tǒng)中，當幾個組件發(fā)生突變時會發(fā)生什么?系統(tǒng)是否有更少的更改選項或更多?研究人員在大腸桿菌的一個小基因調(diào)控系統(tǒng)中研究了這個問題，該系統(tǒng)由兩部分組成：首先是轉(zhuǎn)錄因子，它是一種控制遺傳信息從DNA到RNA轉(zhuǎn)錄速率的蛋白質(zhì)。第二，它在DNA上的結(jié)合位點，其中轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合起始轉(zhuǎn)錄。在這項研究中，科學家研究了當他們自己突變每個組件時，以及當他們同時突變兩個組件時會發(fā)生什么。
        

        有點違反直覺，他們發(fā)現(xiàn)當更多組件發(fā)生變異時，系統(tǒng)的演變受到的限制較少。“與我在進行實驗之前所假設(shè)的形成鮮明對比的是，如果我們改變幾個組件，系統(tǒng)可以更自由地進化。這對我來說非常驚訝!”第一作者Mato Lagator說。然后，該團隊研究了為什么系統(tǒng)與其各個組件相比可以在更多方向上發(fā)展。
        

        他們發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)更自由地進化，因為兩種成分中的突變相互作用，這種現(xiàn)象稱為“分子間上位性”。Mato Lagator解釋了它的意義：“上位意味著一加一不等于二，而是三或零。從遺傳學上講，一點突變會改變轉(zhuǎn)錄因子，使我們基因調(diào)控系統(tǒng)的表型改變X，另一點突變改變結(jié)合位點，使表型改變Y.現(xiàn)在，當兩個突變一起發(fā)生時，表型不僅僅是X + Y，它是不同的。這意味著突變相互作用，使整個系統(tǒng)更自由地改變和發(fā)展。
        

        到目前為止，我們對上位性的理解大多是描述性的，但現(xiàn)有的分子機制如何定義上位性模式還沒有被理解。Mato Lagator解釋說，在這項研究中，研究人員對兩種不同分子中的突變?nèi)绾蜗嗷プ饔眠M行機械理解。“最令人興奮的是，我們證明了 - 在這個基因調(diào)控系統(tǒng)中 - 大多數(shù)上位性都來自系統(tǒng)的遺傳結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)決定了突變?nèi)绾蜗嗷プ饔谩?rdquo;
        
			

			
          
        
			
        
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