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艾科试剂:PNAS:顽强水熊虫的“拿来主义”


 
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By : 艾科试剂   |  2016-01-07

 水熊虫是一种体型较小的缓步动物,它们生存的环境可以是那些最恶劣的环境,甚至包括地球外层空间。如果把一个水熊虫在零下80摄氏度冷冻上10年,它开始在解冻20分钟后就恢复过来,还可以跑来跑去。

最近,科学家对它们的基因组进行了测序,并震惊地发现,这种水熊虫的基因组有17%为外来的DNA片段。此前另一小体型的动物轮虫,是外源DNA比例的纪录保持者,比起水熊虫,外源DNA比例还是很小。而大多数动物基因组含有外源DNA比例则不到百分之一。该研究认为,水熊虫可以很好的适应环境,在很多情况下可以将外源DNA整合进自己的细胞,像“拿来主义”,可以“为我所用”。

这项工作由北卡罗来纳大学教堂山分校科研人员完成,并发表在《美国科学院院刊》上。该研究不仅提出了是否有外源DNA和生存的极端环境的存在关联的问题,也进一步延伸了DNA是如何继承的传统观点。研究表明,水熊虫获得的约6000外源基因,主要来自细菌,但也从植物,真菌和古细菌。获得基因的方式是横向基因转移的方式,遗传,而不是完全由祖辈继承而来的DNA。

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能够承受极端压力的生物,可能特别容易获得外源基因。细菌比起其他生物,也许能更好地承受的压力。研究小组推测,DNA是进入随机水熊虫基因组的,但被保留的基因能够让水熊虫抵御极端的环境,例如被冷冻十年还能复苏。当存在极端的环境压力,如冷冻或极端干燥,水熊虫的DNA断裂成小块。当细胞补充水份,细胞的细胞膜和细胞核出现孔道,DNA等大分子物质可以通过轻松通过,外源DNA可以进入核内。水熊虫不仅能修复自己受损的DNA,在细胞再次获得水源的时候,还可以整合外源DNA进入基因组,产生基因组是来自不同物种的混合体。

随着基因水平转移的证据越来越多,人们也越来越广泛地接受这种观念。至少在某些有机体,开始改变我们思考进化和遗传物质的遗传稳定性的问题,可能还有会有更多这样“拿来主义”的生物被发现。

 
 
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