《Science | 一种视觉偏好基因的适应性渐渗》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-03-28
  • 2024年3月21日,宾夕法尼亚大学等机构的研究人员在Science上发表了题为Adaptive introgression of a visual preference gene的文章。

    视觉偏好是择偶和性选择的重要驱动力,但人们对视觉偏好如何在遗传水平上进化却知之甚少。

    在这项研究中,研究人员利用了 Heliconius 蝴蝶显示的明亮警告图案的多样性,这些图案也用于择偶。结合行为、种群基因组和表达分析,研究人员发现两个蝶类物种通过杂交交换遗传物质,进化出了对红色图案的相同偏好。regucalcin1的神经表达与不同种群的视觉偏好相关,用CRISPR-Cas9干扰regucalcin1会损害对同种雌性的求偶行为,从而提供了基因与行为之间的直接联系。该研究结果支持了杂交在行为进化过程中的作用,并展示了视觉引导的行为如何在基因组中编码,从而促进适应和物种分化。

  • 原文来源:https://www.science.org/doi/10.1126/science.adj9201
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    • 编译者:liguiju
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    • 根据发表在《科学》(Science)杂志上的一项研究成果,大量种群、良好基因和特殊组合有助于解释德克萨斯州休斯顿海峡航道中的鳉鱼如何能够适应大多数其他物种通常会致命的毒素水平环境。 加州大学戴维斯分校、贝勒大学的科学家及他们的同事想要揭开鳉鱼这一特例,以便更多地了解其他物种如何适应剧烈变化的环境。对于沿海沼泽栖息地中一些较大的鱼类,类似鳉鱼的鱼类是食物链的重要组成部分。大多数物种都无法在剧烈改变的环境中生存,通过研究幸存种类,可以更深入了解成功抵抗极端污染环境所需的条件。 研究人员测定了生活在一系列毒性(来自清洁水、中度污染的水和污染严重的水)中的数百种海湾鱼类的基因组。他们正在寻找自然选择的方式,使物种能够从对污染高度敏感的鱼类迅速转变为对其具有极强抵抗力的鱼类。 科学家们惊讶地发现,拯救这个墨西哥湾沿岸物种的适应性DNA来自大西洋沿岸的一种鳉鱼物种,这种物种可迅速形成高水平抗污染能力。但大西洋海岸的鳉鱼距离休斯顿种群至少1500英里,研究人员认为它们到海湾的迁移很可能是意外事件。非本地物种可能对本地物种和栖息地造成严重破坏。虽然绝大多数关于入侵物种的研究在于它们可能造成的环境破坏,但这项研究表明,在极少数情况下,它们也可以为密切相关的本地物种贡献有价值的遗传变异,从而起到进化救援机制的作用。 海湾鳉鱼有许多其他物种没有的优点。数量众多的物种可以拥有高水平的遗传多样性,可以帮助它们适应快速变化。海湾鳉鱼已经具有最高水平的遗传多样性。鳉鱼这一实例为敞开遗传多样性研究的大门至关重要。这可能有助于在瞬息万变的未来为更多的进化“救援”奠定基础。 (李亚清 编译) 图片源自网络
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    • 编译者:hujm
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    • 病毒通过将它们自身结合到细胞表面上的分子受体而感染细胞。这些受体是病毒入侵细胞必须要打开的“锁”。针对这些锁的“钥匙”是被称作宿主识别蛋白的病毒蛋白。在这个领域开展研究的研究人员专注于突变如何改变这些蛋白钥匙以及哪些改变让它们能够打开新的锁。多年来科学家们已知道病毒能够相对较少的突变获得新钥匙,但是他们尚未解决这些突变首次出现的奥秘。这个问题导致与美国加州大学圣地亚哥分校、耶鲁大学和日本东京工业大学的研究人员合作开展研究。 在一项新的研究中,在加州大学圣地亚哥分校生物科学助理教授Justin Meyer和Meyer实验室的Katherine Petri的领导下,这些研究人员利用λ噬菌体开展一系列实验,其中λ噬菌体是一种感染细菌但不感染人体的病毒,从而允许在实验室测试中具有广泛的灵活性。这些研究人员发现λ噬菌体能够像预期的那样感染“正常的”细菌宿主,但是通过一种之前在进化中未观察到的过程获得感染新的宿主靶标的能力。他们说,他们的发现解决了长期存在的关于基因如何获得新功能和突变如何产生从而使得更容易在宿主间传播的秘密,而且可能适用于对寨卡(由寨卡病毒感染导致的)、埃博拉(由埃博拉病毒感染导致的)和禽流感(由禽流感病毒感染导致的)等病毒性疾病的研究。相关研究结果发表在2018年3月30日的Science期刊上,论文标题为“Destabilizing mutations encode nongenetic variation that drives evolutionary innovation”。 Meyer 说,“这项研究表明病毒具有的适应性比之前预期的更强。通过了解病毒如何实现进化灵活性,我们对如何阻止新疾病出现有了新的认识。” 这些研究人员发现通过违反公认的将遗传信息转化为蛋白的分子生物学规则,λ噬菌体克服了使用新受体的挑战。他们发现单一基因(即λ噬菌体宿主识别基因J)有时会产生多种不同的蛋白。这种病毒进化出一种易于出现结构不稳定性的蛋白序列(即宿主识别蛋白J),从而导致至少两种不同的宿主识别蛋白产生。对这种病毒而不是宿主幸运的是,这些不同类型的蛋白能够利用不同的锁。 Petrie说,“我们能够捕获到这个进化过程发挥作用。我们发现这种蛋白存在的‘错误’使得这种病毒感染它的正常宿主和不同的宿主细胞。这种蛋白存在的这种非遗传性变异(nongenetic variation)是一种让单个DNA基因序列获得多种功能的方法。对这种蛋白而言,这就像买一送一。” 这些研究人员如今正在寻找他们新发现的进化现象的更多例子,并寻找它有多普遍的证据。 他们也在降低研究规模,探究这种新进化过程的细节,以便关注单个分子的进化过程。