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进化中“下落不明”X因子:或解物种形成难题_科技

原标题:进化中“下落不明”X因子:或解物种形成难题_科技

[导读]查尔斯-达尔文给他的论著冠以《物种起源》之名,其实,物种形成是他无法解释的一个难题,他称它为“谜中之谜”。

查尔斯-达尔文给他的论著冠以《物种起源》之名,其实,物种形成是他无法解释的一个难题。他称它为“谜中之谜”,甚至在时隔一个半世纪后,两种动物为什么会缺乏遗传亲和性的机理依然是生物学领域最令人困惑的谜团之一。

我们理解达尔文笔下栖息于加拉帕戈斯群岛的鸣禽是如何由单一的物种进化而来的——不同的种群变得互为隔离,逐渐适应不同的环境,直到它们不再能彼此繁殖为止。然而,物种形成还会以快速发生,不必经由种群的物理隔离,这一点解释起来要困难得多。可是,有一个单独的基因竟匪夷所思地掌握着索解谜团的钥匙。

那个基因构成了遗传重组这一命运攸关,却看似风马牛不相及的过程的核心。在卵子和**的生成期间,染色体会进行配对、交叉并交换DNA片段,将你承袭自母系与父系的基因混合在一起。这番旨在梳理遗传物质的“洗牌”,正是赋予我们个体以特异性的本源。但重组也会在催生新的物种中发挥作用,这又是谁也不曾料想到的。

突破是伴随着下述发现而取得的:控制遗传交换的基因,还参与了在同类物种不同成员之间造成生殖不亲和性的过程,而那种遗传交换被冠以平淡无奇的名称,叫作PR-结构域包含9或者简称Prdm9。Prdm9亦即俗称的“物种形成基因”,如果它的两种作用被证明是有联系的话,那么它可能就是进化中“下落不明”的X因子。

排查X目标锁定

有一个未经查明的基因的差异,至少在一定程度上造成了这种让科学家费解的生殖隔离。

Prdm9的故事始于1974年的布拉格,当时年轻的遗传学家伊日·福雷特正供职于捷克斯洛伐克科学院。他在对两个小鼠亚种进行杂交繁育的时候发现,双亲基因实现某种组合的雄性后代是没有生殖能力的。进一步的杂交实验表明:有个未经查明的基因的差异至少在一定程度上造成了这种生殖隔离。实际上,基因创造的是两个物种。这是脊椎动物中第一个已知的物种形成基因,而且至今仍是唯一已知会引起“杂种不育”的基因。不过,在那个阶段,其身份依然是暧昧不明的。

在迎接新千年的世纪之交,福雷特及其同事追根溯源,终于在小鼠第17号染色体刚好包含6个基因的区域里找到了它们的物种形成基因。然后,通过有系统地排查另外5个基因,他们把Prdm9基因这名“罪犯”逼得陷入了走投无路的绝境。

在牛津大学,进化生物学家克里斯-庞廷也同时开始实施一项看似毫不相关的研究计划:通过翻检人类基因组,搜索使我们变得独一无二的基因。“如果想要了解是什么使人类成为人类的缘由,那就得探明哪个基因在人类身上的进化速度最快。”庞廷说。令他颇感意外的是,他不期然地遇到了几个月前受到福雷特追踪的同样基因——Prdm9。“它以人类历史上进化最快的基因而著称。”庞廷声称。人类与黑猩猩的差异涉及Prdm9中7%以上的DNA碱基,超出了物种间平均差异的5倍。

庞廷觉得奇怪的是,为什么他在搜寻进化“短跑运动员”中竟会挖掘出一个所谓的物种形成基因,而不是影响语言或大脑等人类特异性状的某些要素呢?随着他的视野渐趋开阔,答案变得明明白白:纵观整个动物王国,从啮齿目动物和海葵到蜗牛和蠕虫,Prdm9是以超常的速率在实现进化的。这完全不是人类所独有的特征。

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