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【湖北日報】圖文:水生所揭開原生動物“形態種”演化的奧秘
作者: | 2019-06-20 | 浏览量:

   

  圖爲:蝴蝶形態種。(中科院水生所供圖)

  湖北日报讯(记者文俊、通讯员孙慧)外观几乎完全相似的10只蝴蝶,经过遗传分析,它们居然是10个不同种类,相互之间可能无法“通婚”交配。这些形态难以区分但遗传上存在显著分化的物种被称为“形态种”。近年,随着基因技术发展,非洲象、娃娃鱼、花臭蛙等越来越多的形态种被发现。这一神奇的现象是如何产生的?6月19日,记者从中國科學院水生生物研究所获悉,该所缪炜研究员团队揭开了原生动物形态种演化的奥秘,找到了这些生物“表里不一”的答案。

  東湖湖水中,有一種被稱爲四膜蟲的生物,它體長約50微米,有著一副微胖界的梨形身材。世界上的生物有成千上萬種,但在生物學研究中,科學家們常常選擇一些特定的“模式物種”來集中精力研究,希望通過研究這些物種增進我們對生命普遍規律的了解。四膜蟲就是一種優秀的模式生物,這一廣泛分布于全球淡水水域中的單細胞真核生物雖然微小,但胃口好、能吃,最快2至3小時就能繁殖一代,極其好養。

  缪炜研究員介紹,四膜蟲形態種是原生動物纖毛蟲中最早發現的形態種,通過對形態高度相似的10種四膜蟲的比較基因組分析,發現這些形態種身體內,有一種非常活躍的跳躍基因。利用四膜蟲獨特的大、小核雙核系統來追蹤形態種的基因組演化,發現四膜蟲以小核染色體近著絲粒和亞端粒區域爲基因組的創新中心,跳躍基因跳到的創新中心的位置不同,會導致基因差距,創造出獨特的、年輕的大核新基因。10種外觀高度相似的四膜蟲,基因組差距最高可達38%,而人類與黑猩猩之間的基因組差距卻只有1.2%。

  副研究員熊傑介紹,實驗表明,這大核新基因的功能可能與四膜蟲攝食不同的細菌有關,進而適應不同的微生態環境,而與其形態無關,從而解釋了10種四膜蟲形態高度相似卻具有很高的遺傳多樣性的原因。該研究不僅揭示了四膜蟲形態種的演化機制,而且爲其它真核生物類群的形態種演化研究提供了重要啓示。對理解生物多樣性具有重要意義,也提示這些形態一樣、但遺傳高度分化的不同物種中,有豐富的遺傳資源等待發掘。

  熊杰副研究员为该论文第一作者,缪炜研究员为论文通讯作者,水生所为第一完成单位。该研究得到了国家自然科学基金杰出青年基金、面上项目以及中國科學院青年创新促进会人才项目的资助。相关成果在线发表于国际学术期刊《PLOS BIOLOGY》,同时,该研究所产生的重要组学数据资源已整合形成四膜虫比较基因组数据库,并对国内外公布和服务。

    (刊于湖北日报2019年6月20日第12版,网址链接:http://hbrb.cnhubei.com/html/hbrb/20190620/hbrb3349479.html)

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