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研究表明:基因在基因组中具有重要作用

2019-09-12 00:49:36 中关村在线 分享

  基因组研究中最令人兴奋的发现之一是,生活在6亿年前的所有多细胞动物的最后一个共同祖先已经拥有极其复杂的基因组。许多祖先基因仍然可以在现代物种(如人类)中找到。然而,这些基因在基因组中的排列是否也有一定的功能一直不清楚。在最近的一项自然生态学和进化研究中,由奥列格·西马科夫(Oleg Simakov)和乌尔里希·泰克瑙(Ulrich Technau)领导的生物学家表明,不仅个体基因,而且基因组中的这些基因排列在动物进化过程中起着关键作用。

  基因组储存了如何构建有机体的指令。通常只有单个基因与某些功能相关联。然而,基因组不仅定义了单个基因,还告诉我们它们在DNA上的排列。值得注意的是,其中许多排列在6亿多年前从海绵和人类共同祖先的基因组中保存了下来。尽管如此,科学家们长期以来一直没有发现它们的潜在功能。

  基因排列揭示了什么

  在他们目前的研究中,维也纳大学分子进化与发展系的团队现已发现了这个问题的第一个见解。利用比较基因组分析,研究人员重建了动物进化上保守的基因排列,并研究了它们在不同细胞类型中的活性。他们可以证明,在几个物种的基因组中总是一起存在的基因也倾向于在同一细胞中活跃。例如,在几个物种(如海绵动物或刺胞动物)中相邻6亿年的三个基因主要活跃在消化细胞类型中活跃。

  维也纳大学进化生物学家奥列格·西马科夫解释说:“因此,动物的细胞类型不仅可以通过单个基因来表达,还可以通过特定的基因排列来表达,不同的细胞类型也能够进入基因组的不同区域。”。

  此外,该小组注意到,某些细胞类型似乎比其他细胞更能利用这种保守区域,因此可能代表非常古老的功能。

  结果表明,基因的丢失和新基因的出现不仅对进化起到了重要作用,而且基因在基因组中的排列变化也起到了重要作用。因此,这项研究为研究这些区域在各自细胞类型中的功能开辟了一个深远的视角。

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