研究表明,藻類經常從細菌中竊取有用基因,以武裝自己

孜然實驗室 發佈 2020-05-01T10:58:23+00:00

硅藻是CRASH類群成員,它從細菌中竊取了許多基因。在海洋和淡水環境中,CRASH物種是主要的浮游生物。

硅藻是CRASH類群成員,它從細菌中竊取了許多基因。在海洋和淡水環境中,CRASH物種是主要的浮游生物。圖片:朱莉婭·范·埃滕

遺傳物質即生物親代與子代之間傳遞遺傳信息的物質,傳遞過程通常是穩定的,但少量的改變無法避免,這稱為基因突變。我們常常認為基因突變是生物體一代又一代發生變化的主要原因,但實際情況遠比這複雜。

另一種重要的基因變化稱為水平基因轉移,又稱側向基因轉移,是指在差異生物個體之間,或單個細胞內部細胞器之間所進行的遺傳物質的交流。差異生物個體可以是同種但含有不同的遺傳信息的生物個體,也可以是遠緣的,甚至沒有親緣關係的生物個體。單個細胞內部細胞器主要指的是葉綠體、線粒體及細胞核。

進食黃藻中的綠葉海蛞蝓。綠葉海蛞蝓擁有盜食質體,可吸收藻類中的葉綠體。使用葉綠體基因的光合作用持續可達12個月,這是因為藻類核基因被轉移到海蛞蝓細胞核內。

水平基因轉移是相對於垂直基因轉移(親代傳遞給子代)而提出的,它打破了親緣關係的界限,使基因流動的可能變得更為複雜。

最近科學家研究了一組稱為「CRASH」類群的真核生物的水平基因轉移狀況,包括隱藻類、有孔蟲類、囊泡蟲類、不等鞭毛類和定鞭藻類。

嗜溫轉輪蟲/有孔蟲類

之所以選擇這些古老的生物,因為它們對整個生物圈具有重大的影響力。這些生物的光合作用產生了我們呼吸的氧氣的大約70%,其中僅硅藻就占全球有機物質初級生產量的大約20%

由中國水產科學研究院的科學家們創建了一個龐大的基因組數據集,包含了來自23個CRASH物種的524000個蛋白質序列,並使用複雜的方法來分析數據。

結果表明,不同的CRASH物種之間會相互竊取基因,其中的0.16%~1.44%(平均1%)來自細菌。這些竊取來的基因幫助CRASH物種獲得有益的特性,如耐受環境壓力或分解食物中碳水化合物的能力。

所有的高等生物,如動物和植物,都來自最初的真核生物,所以當我們炫耀某些遺傳來的技能時,不要忘記曾經巧取豪奪的祖先,以及可能提供某些重要基因的細菌。

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