哺乳動物中發(fā)現(xiàn)橫向基因跳躍

牧童

人類通常“縱向”獲得自身基因，即基因遺傳自父母和他們的祖先。細菌則不僅以這種“縱向”方式獲得基因，還能以“橫向”方式從一個不相干的細菌傳遞基因。在最新一期出版的美國《國家科學院院刊》（PNAS）上，美國得克薩斯大學的生物學家又有了一項意想不到的發(fā)現(xiàn)：橫向基因跳躍也發(fā)生在哺乳動物和兩棲動物身上。這一發(fā)現(xiàn)如果得到證實，也許將改變?nèi)祟悓M化的理解。
這個“肇事者”就是在人類所有細胞中發(fā)現(xiàn)的一類寄生DNA——轉座子。領導該項研究的塞德里克·凡斯考特說，這個他稱之為“太空入侵者”的轉座子，通過捎帶病毒的方式，在數(shù)百萬年前橫向傳遞給了某些物種。
然后，轉座子將其自身同化為性染色體，以確保它能傳給宿主的下一代。凡斯考特說，這在概念上是非常有意思的，那就是哺乳動物DNA的某些部分并非來自它的祖先種群。
外來入侵首發(fā)現(xiàn)
研究人員發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)過3400萬年的進化而分離出的7個物種中，除去26個基因組，其他基因組中均有一個近乎等長的DNA片段——hAT轉座子。
這些物種分布廣泛，包括有叢猴、南美負鼠、非洲爪蛙和馬島猬（一種外形像刺猬的哺乳動物，但實際上跟大象更為親緣接近）。
入侵的DNA，可在叢猴身上看到，卻在其他靈長類動物身上看不到；可在馬島猬身上看到，卻在大象身上看不到。這樣的現(xiàn)象似乎暗示著某些比標準遺傳更為奇特的東西。
然而，這樣的零星分布也并不能將傳統(tǒng)遺傳方法排除在外，因為有些物種在整個進化歷史中可能已丟失了這個轉座子DNA。
因此，研究人員檢視了hAT轉座子的位置，如果它遺傳自一個共同的祖先，相對于每個物種中的其他基因，它應在相同位置上被發(fā)現(xiàn)。但是，研究人員并沒有找到這樣的一個個案。
自從首次轉移進入基因組中，hAT就快速地進行復制。在馬島猬中，研究人員發(fā)現(xiàn)了9.9萬個hAT的副本，它們組成了一個相當大的DNA組塊。凡斯考特推測，這一點必定對其進化發(fā)展具有巨大的影響。
凡斯考特說，他希望看到能有更多關于橫向基因跳躍的研究報告。“我們正在討論一個范式轉移，因為迄今為止，橫向轉移在動物物種中一直非常罕見。但實際上，它要比我們想象的更為普遍。”
物種滅絕有新解
研究人員認為，hAT轉座子入侵發(fā)生在大約3000萬年前，并至少在兩個大洲進行傳播。凡斯考特說：“這就像一種傳染病，一個物種能夠感染另一個在遺傳學上和地理上并不接近的物種。它發(fā)生得如此撲朔迷離，都有些令人害怕。”
它也許并不是一個巧合，因為入侵發(fā)生的時間恰逢進化史上大量哺乳動物滅絕的時期。凡斯考特說，人們通常將哺乳動物滅絕事件歸咎于氣候變化，但是不是這種入侵造成了物種滅絕呢，這樣的假設一點也不為過。
hAT轉座子雖然并不出現(xiàn)在人類身上，但人類基因組的大約45%擁有轉座子的“血統(tǒng)”。
凡斯考特關于hAT轉座子的研究，第一次揭示了“跳躍基因”已滲透入哺乳動物的基因組，也第一次證明了幾乎在同時，這樣的入侵發(fā)生在世界不同地區(qū)的一系列毫不相干的物種身上。
凡斯考特認為，也并不能排除出現(xiàn)在哺乳動物中的另一種轉座子的“攻擊”，蝙蝠就是最可能成為源頭的物種。出于某種原因，蝙蝠被看作是接收轉座子的最大嫌疑犯，也許是因為它們攜帶的病毒。
嚴重后果須謹防
凡斯考特說，蝙蝠是一種因攜帶大量病毒而臭名昭著的留存物種，它攜帶的病毒包括對人類非常危險的狂犬病病毒、SARS病毒及埃博拉病毒。“由于這些蝙蝠充斥著活性DNA轉座子，并且經(jīng)常發(fā)生病毒外溢，因此將一個活性DNA轉座子轉移給人類的大門似乎永遠敞開著。這是相當可怕的。”
英國利物浦大學進化生物學家格雷格•赫斯特指出，這個新轉座因子的到來對進化具有重要意義，因為新因子往往更為活躍。它們將比舊因子更多地發(fā)生跳躍，而舊因子常駐的基因組則已進化為抑制這樣的行為。
赫斯特說，在基因組中發(fā)生轉座子四處跳躍的情況所造成的大多數(shù)后果將是有害的，但也有一些是有利的。“當這種情況發(fā)生的時候，物種生命進化的快車道上就必定會發(fā)生一些碰撞事故。” （來源：科技日報 馮衛(wèi)東）