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挑战孟德尔和达尔文定律的基因
发布时间:2016-05-11]  阅读次数:454次

来源:分析测试百科网

  去年2月份,北卡罗来纳大学教堂山分校(UNC)的医学研究人员发现,一个叫做R2d2的基因——减数分裂驱动(meiotic drive)2的响应基因,打破了一百多年以来的孟德尔“分离定律”,该定律认为,后代继承双亲每个基因两个拷贝其中一个的概率是相等的。

  多年来,科学家们有证据表明,在哺乳动物中这一定律正在被打破,但是他们不知道具体细节。现在,他们认为一个所谓的“自私基因”—— R2d2与此有关。UNC医学院科学家带领的国际科学家小组,利用来自于数千只基因多样化小鼠的数据,表明雌性小鼠更多地向后代传递R2d2基因的一个拷贝。这一研究结果发表在最近的《PLoS Genetics》杂志,具有广泛的影响。相关阅读:自私基因打破百年孟德尔分离定律;美科学家发现自私DNA 在进化中起重要作用。

  科学家知道,基因驱动可能控制蚊子数量,但是R2d2——这个颠覆孟德尔和达尔文定律的新遗传因子,是否能控制小鼠种群呢?

  最近在《Molecular Biology and Evolution》发表的一项研究中,UNC的这个研究小组又发现, R2d2可在世界各地的不同小鼠种群之间迅速自身传播,尽管会影响雌性的生育力。本研究是为数不多的证明“一个‘自私’等位基因可在种群内达到遗传固定,同时削弱该物种的生殖适合度”的研究之一。

  本文共同第一作者、北卡罗来州立大学教堂山分校的Andrew Morgan指出:“最引人注目的是,R2d2似乎违反了达尔文的自然选择的基本原则,即等位基因有利于生物体的生殖适合度——其生存和繁殖的能力,应该频率升高,而有害的等位基因应该变得罕见。我们认为R2d2以有益等位基因的方式传播,但实际上是相反的。”

  孟德尔第一定律认为,基因或染色体一半被传递给后代,使后代具有遗传多样性。然而,R2d2可通过颠覆减数分裂而欺骗自然选择,在超过一半的时间,通过一个被称为减数分裂驱动的过程,将其副本分离。

  Morgan解释道:“有了减数分裂驱动,等位基因可以提高自己的传播速率,所以R2d2可促进其到后代的传播,以牺牲其他等位基因为代价。我们的问题是,R2d2上的驱动等位基因是否可以在不同的小鼠种群中固定。”

  该研究小组在实验室小鼠和来自15个国家的小鼠种群中,研究了R2d2的遗传模式。在实验室小鼠中,同胎生仔数下降了20%,这是减数分裂驱动的结果。同时,具有R2d2的小鼠染色体的比例,也迅速增加,是实验室小鼠种群的三倍,在12代之间从18%降至了62%。

  Morgan说:“在实验室里,R2d2的剔除速度是令人惊讶…即使是强大的自然选择,也可能需要数百代才能产生等位基因频率的明显变化。”

  该研究小组正在研究R2d2的演变以及其减数分裂驱动背后的机制。Morgan说:“我们仍然很难了解自然界中常见的‘自私清洁基因’。R2d2可能仍然教给我们更多关于‘进化和染色体基本生物学’的信息”。


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