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Cell驚人發現:合二為一的基因組

日期:2014-09-01 09:00:47


 

人們知道,蟬與自己細胞里的兩種重要細菌共生。這種昆蟲只食用植物的汁液,它需要這些細菌生產生存所需的營養。同時,這兩種細菌(HodgkiniaSulcia)也能舒舒服服地生活在蟬的體內。在這個共生圈子里,每個成員的生存都彼此依賴。

 

然而,Montana大學的微生物學家John McCutcheon帶領團隊發現,有些蟬實際上擁有三種共生體,這第三個共生體是來自于一個物種形成事件——同域物種形成。相關文章發表在八月二十八日的Cell雜志上。

 

多年以來,人們普遍接受的物種形成理論是異域物種形成,認為物種形成是因為地理屏障(例如山脈)將種群成員分隔開,使它們開始獨立進化。而同域物種形成是目前最有爭議的物種形成理論,該理論認為,在同一區域的種群中也能進化出生殖隔離的新物種。

 

研究顯示,細菌Hodgkinia分成了兩個代謝相互依賴的新種。“這完全出乎我的意料,”McCutcheon說。“我開始還以為是學生搞錯了。”

 

研究人員通過比較基因組學分析和顯微觀察發現,盡管兩個新基因組分到了不同的類型的細胞中,但一個基因組的基因缺失能夠得到幾乎完美的互補。

 

“從基因組上看這兩個物種親緣很近,”McCutcheon說。“而且兩個Hodgkinia的功能基因能夠很好的互補,在功能上合二為一。”

 

在兩種HodgkiniaSulcia和蟬形成的共生體系中,每一個成員都彼此需要,只有相互協作才能生存。

 

McCutcheon指出,Hodgkinia這次進化應該是一個偶然事件。不過,該事件能為人們回答一個長期懸而未決的問題,生物是如何進化得越來越復雜的。Hodgkinia的演化可以反映一些細胞器的形成過程,比如線粒體就是源自于細胞內的共生菌。

 

解密細胞器的發展史,是理解生命發展過程的基礎。細胞器的出現太過久遠,我們無法追溯到某個具體的進化事件。McCutcheon等人希望通過研究Hodgkinia的進化,探尋那一段被遺失的過去。

 



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