我們很難抵制人格化的自私基因,尤其是當它們表現出藐視自然選擇的時候,自私基因將我們變成劣勢者,它就是R2d2基因。根據北卡羅來納大學遺傳學教授FernandoPardo-ManueldeVillena博士引領的研究,小鼠R2d2基因的等位基因可在實驗室和野生的小鼠群體中快速傳播,在R2d2等位基因導致雌性小鼠生育更少的后代的情況下這種現象也會發(fā)生。該研究結果于2月15日發(fā)表于《MolecularBiologyandEvolution》雜志上,是科學們首次使用實驗室小鼠和自然小鼠來揭示“自私”基因可在機體中固定,同時不利于生殖健康。
違背了達爾文的自然選擇定律
這些發(fā)現違背了生物學中的一個重要的原則:達爾文自然選擇理論,有利于生物體生存和繁殖的等位基因的穩(wěn)定性隨著時間的推移而增加,同時對健康不利的等位基因的頻率會隨時間的推移而降低,并最終消失。當有益健康的等位基因頻率增加,并最終在所有等位基因中脫穎而出,該過程被稱為“選擇性清除(selectivesweep)”。人類進化中成年人消化牛奶的乳糖酶等位基因就是著名的例子,在過去的4000年里,這種等位基因在田園農業(yè)實踐者中的頻率已經相當高,但在其他地區(qū)的人群中仍比較罕見。
典型的“選擇性清除”成為一種模式工具,人們用之來判斷哪些遺傳變化對進化有益。但Pardo-ManueldeVillena博士說,R2d2的結果表示今后利用“選擇性清除”模式來假設效益性狀時需謹慎。
“搗亂”雌性減數分裂過程,改寫孟德爾分離定律
R2d2基因如何違背自然選擇?答案是“搗亂”雌性減數分裂過程。大多數動植物,包括人類和老鼠,攜帶兩個等位基因,一個來自父親一個來自母親。當有機體繁殖時,只有一個等位基因傳遞到后代身上。孟德爾1865年提出的“分離定律”表明來自兩個親本中的等位基因分離的概率是相同的。
Pardo-ManueldeVillena研究團隊曾在《PLoSGenetics》雜志上表示R2d2等位基因“扭曲”了減數分裂過程,使用自己獨特的方式傳遞給后代,稱為“減數分裂驅動”,在當前的研究中,Pardo-ManueldeVillena及其同事生成的種群遺傳數據與自然種群中高頻的R2d2等位基因(R2d2HC)驅動的“selfishsweep”相一致。
研究人員說道,“我們發(fā)現R2d2HC的頻率在迅速增加,并在大多情況下在孕育更少后代的機體中變得固定,在雜合子雌性中,R2d2HC與產仔數顯著降低有關,這使它成為真正的自私基因!
因此,盡管增加了攜帶者的成本,自私基因保持著其傳播優(yōu)勢。本文共同作者AndrewMorgan表示,“R2d2偏離分離的雌性小鼠同樣只能產更少的后代,這就是R2d2自私的原因:如果減數分裂驅動足夠強大,那么它將增加不利于生殖健康的等位基因的頻率!
該研究影響著基礎生物學、農業(yè)及人類健康。Pardo-ManueldeVillena博士說,生物學的基本規(guī)則總是重要的,此外R2d2具有獨特的特性,是研究染色體如何傳遞給后代的前途系統(tǒng)。
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