研究揭示杂种功能障碍遗传起源

来源: 中国科学报 / 作者: 2020-05-20
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在 5 月 15 日发表于《科学》的一篇论文中,研究人员确定了导致黑色素瘤的两种基因,这种黑色素瘤通常发生在雄性高地剑尾—羊头剑尾杂交鱼的尾巴附近。这是第二次发现脊椎动物的特定基因导致了混合功能障碍。

人们早就知道两个不同物种杂交的后代往往有遗传缺陷。例如,骡子是驴和马的后代,且不能生育。为了找到导致这种功能障碍的基因,研究人员需要足够健康的杂交后代,以便确定在最初的杂交之后能够繁殖几代。否则,来自亲代物种的基因组片段是如此之大,以至于几乎不可能追踪任何一个基因的影响。

这就是为何高地剑尾—羊头剑尾杂交鱼是一个特殊的案例研究。美国斯坦福大学生物学助理教授 Molly Schumer 的实验室多年来一直在收集这些鱼类,以研究杂交鱼类的进化。

“我们刚刚意识到,杂交会影响生命之树的所有物种,包括人类——我们中的许多人携带着尼安德特人和丹尼索瓦人的基因。”Schumer 说,“了解杂交以及基因在不同物种间的迁移可能产生的积极和消极影响,对于了解人类基因组以及我们与之互动的其他物种的基因组非常重要。”

为了追踪黑色素瘤的基因,研究人员首先将注意力转向羊头剑尾和黑点的基因起源——这些黑点是良性的,但与黑素瘤的位置相同。他们分析了近 400 条鱼的基因组,将黑点与一种名为 xmrk 的基因联系起来。在此基础上,研究人员得出结论,与没有黑色素瘤的杂交鱼类相比,xmrk 在有黑色素瘤的杂交鱼类中有更高表达。总的来说,它可以解释在纯羊头剑尾和杂交鱼中黑点的 75% 的变异。

研究人员还发现,另一种名为 cd97 的基因,在高地剑尾和杂交鱼中比在羊头剑尾中表达得更高。进一步的遗传证据表明,cd97 和 xmrk 以某种方式相互作用,在杂交鱼中产生了黑色素瘤。(唐一尘)

相关论文信息:http://dx.doi.org/10.1126/science.aba5216

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