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        自私基因既是毒藥又是解毒劑可以消除競爭
        
			
        
				2019-06-15 15:00:20
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        來自Stowers醫(yī)學研究所的研究人員與Fred Hutchinson癌癥研究中心的研究人員合作，已經(jīng)確定了一種前所未有的遺傳生存策略，這種策略在Agatha Christie謀殺神秘小說中就位于家中。
        

        自私基因既是毒藥又是解毒劑可以消除競爭
        

        在2017年6月20日發(fā)布的eLife報告中，共同第一作者和Stowers Predoctoral Researchers Nicole Nuckolls和MaríaAngélicaBravoNúñez，研究負責人Sarah Zanders博士及其同事詳細介紹了wtf4基因在S. kambucha中的發(fā)現(xiàn)裂殖酵母既是毒藥又是解毒劑，可確保其傳播到下一代，并消除其競爭。
        

        Wtf基因是自私基因- 寄生基因，其唯一目的是生存和傳播。具體地，wtf4基因是減數(shù)分裂驅(qū)動的自私基因。它會干擾減數(shù)分裂的過程 - 細胞分裂形成的細胞分裂，稱為配子，如卵子和精子。
        

        配子只包含每個染色體的一個拷貝。產(chǎn)生配子的細胞含有兩個拷貝：來自每個親本的一個染色體。在減數(shù)分裂期間，每個拷貝以相同的數(shù)量傳輸給配子。例如，具有X和Y染色體的雄性產(chǎn)生50%的X-攜帶和50%的Y-攜帶精子。
        

        然而，當減數(shù)分裂驅(qū)動基因起作用時，它們可以通過破壞不攜帶它們的配子來疊加對它們有利的幾率。例如，如果雄性在其X染色體上具有殺配配子的減數(shù)分裂驅(qū)動基因，則攜帶Y染色體的精子被殺死 - 消除一半精子競爭使卵子受精。矛盾的是，對于自私的基因來說，這個過程會導致不孕。
        

        研究人員發(fā)現(xiàn)wtf基因毒害它們的獵物。
        

        “自私基因使用的策略是毒害所有正在發(fā)育的配子，但隨后為自己保留解毒劑，”Stowers助理研究員Zanders說。“繼承自私基因的配子也暴露于毒藥，但它們并沒有因為它們有解藥而屈服于它。并且不會遺傳自私基因的配子被破壞了。”
        

        Zanders將這種機制比作一部謀殺神秘小說中的晚宴，其中包括主人在內(nèi)的每個人都被毒死，但主人有解毒劑。
        

        研究人員在2014年eLife報道的早期研究中發(fā)現(xiàn)了多種獨立減數(shù)分裂驅(qū)動因子在裂殖酵母中的作用，但不知道哪些基因是負責任的，或者它們是如何破壞未遺傳基因的配子。為了了解更多信息，Zanders和她的同事利用遺傳圖譜揭示了S. kambucha3號染色體上多個減數(shù)分裂驅(qū)動基因的復雜景觀。
        

        他們發(fā)現(xiàn)wtf基因產(chǎn)生了兩種不同的RNA信息 - 一條短信息(編碼毒藥)和一條長信息(編碼解毒劑)。他們將毒蛋白綠色和解毒蛋白標記為紅色，并在減數(shù)分裂過程中對細胞進行成像。
        

        “在那些圖像中，我們可以非常清楚地看到毒藥無處不在，所以每個細胞都暴露在毒藥中，”贊德斯說。“但解毒劑僅存在于遺傳wtf基因的孢子中。”
        

        缺乏wtf基因的配子死亡。Zanders說，他們的遺傳學實驗和成像研究的結合提供了充足的證據(jù)表明wtf基因同時成為毒藥和解毒劑。研究人員還發(fā)現(xiàn)，wtf4是一大群自私基因的成員，并且至少還有一個其他wtf基因也會導致減數(shù)分裂驅(qū)動，這表明該家族由于減數(shù)分裂驅(qū)動而增殖。
        

        Zanders說，從進化的角度來看，這些發(fā)現(xiàn)特別有趣。
        

        “wtf基因產(chǎn)生的毒藥有可能殺死一切，包括它們自己。這是有風險的。讓第二個成分解毒，并保持解毒劑的私密性，就是他們想出如何有選擇地消除競爭的方式。”
        

        她補充說，這項研究擴展了我們目前對配子殺滅減數(shù)分裂驅(qū)蟲基因的性質(zhì)的理解，以及它們?nèi)绾未俪刹辉邪Y。該發(fā)現(xiàn)還可以指導未來在其他生物(例如作物或人類)中發(fā)現(xiàn)減數(shù)分裂驅(qū)動基因。
        

        “像wtf基因這樣的減數(shù)分裂驅(qū)動系統(tǒng)可能會被用來根除害蟲種群或促進自然種群中所需特性的傳播，”Zanders說。
        
			

			
          
        
			
        
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