基因丟失可以證明是一種優(yōu)勢
在進化過程中,基因可以被創(chuàng)造,變異或重復,甚至可能迷失。為了研究基因損失在多大程度上可以促成不同的適應性,來自德累斯頓馬克斯普朗克分子細胞生物學和遺傳學研究所的科學家開發(fā)了一種計算方法來識別基因丟失,并系統(tǒng)地搜索了62種哺乳動物的基因組,以分析哪些基因丟失。哪個物種。他們的研究結(jié)果強調(diào)了許多以前未知的基因損失,這些基因損失可能是由于先前的現(xiàn)有適應性發(fā)生的,或者 - 更有趣 - 可能在新適應的進化中發(fā)揮了直接作用。
基因的損失通常對生物體有害,與畸形或疾病有關(guān)。然而,盡管有點違反直覺,但丟失基因?qū)τ谏矬w也是有益的,例如當基因缺失有助于適應特定的環(huán)境條件或新的生活方式時。
在眾多案例中,邁克爾·希勒與邁克爾·普萊克復雜系統(tǒng)物理研究所和德累斯頓系統(tǒng)生物學中心有關(guān),他們在本研究中分析了海豚和鯨魚頭發(fā)或毛發(fā)的損失。 。對于完全生活在水中的物種,頭發(fā)不能再用于其絕緣目的,它的存在實際上會減慢游泳速度。因此,失去頭發(fā)是海豚和鯨魚的優(yōu)勢。該研究的第一作者Virag Sharma說:“我們發(fā)現(xiàn)這些完全水生動物已經(jīng)失去了幾種毛發(fā)形成所需的基因。”
該研究還有助于揭示僅以果汁為食的蝙蝠如何適應主要提供大量糖的飲食。調(diào)節(jié)膳食糖的攝取和加工是激素胰島素的作用。令人驚訝的是,研究人員發(fā)現(xiàn),這些吃水果的蝙蝠缺乏抑制胰島素分泌并抑制其作用的基因。這表明失去這些基因會消除這些有效糖加工的抑制因素,這對于食用富含糖的飲食的物種是有益的。
冗余DNA修復基因
有趣的是,科學家們還可以證明,具有相同適應性的遠緣相關(guān)物種已經(jīng)失去了相同的基因。其中一個例子是一種只在哺乳動物身上丟失的基因,它具有鱗片狀的防彈衣,如穿山甲和犰狳。該基因?qū)τ谛迯陀勺贤饩€引起的DNA損傷很重要,這提高了鱗片保護這些裝甲動物的皮膚免受紫外線照射的可能性,使得這些哺乳動物不再需要這種DNA損傷修復基因。
監(jiān)督該研究的邁克爾希勒總結(jié)道:“我們的研究結(jié)果為基因丟失的進化潛力提供了大量證據(jù)。在進化過程中,基因的丟失可能不僅有害,而且在特殊情況下實際上可能是有益的。許多物種正在快速測序,這將有助于進一步研究基因損失對動物特征進化的貢獻。“
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