“活化石”可能会颠覆进化论的基本原则

自然选择的触角延伸到基因组到表观基因组,研究建议

通过 贾森·阿尔瓦雷斯

进化生物学领域已经看到了它奔放的辩论中所占的份额。但如果有一个原则,几乎在每一个领域的专家咨询委员会批准,那就是自然选择发生在基因组的水平。 

但现在,在能赌钱的app首页领导的研究小组已经发现了第一个确凿的证据表明,选择可以在表观基因组的水平也可能发生 - 这是指化学“注释”的分类,以基因组决定某个项目是否,何时,到什么程度基因被激活 - 并且为数以千万计的年这样做。 ESTA颠覆了前所未有的发现普遍认为,在地质时间尺度上,自然选择专门作用于基因组序列本身变化的概念。

在一月公布的一项研究。 16年,2020年在该杂志 细胞研究人员表明, 新型隐球菌 - 致病酵母免疫系统较弱的人感染并负责对所有艾滋病毒/艾滋病相关死亡约20% - 包含DNA业主后生“标记” ITS序列,其中,基于他们的实验室实验和模型的统计,应从物种消失在恐龙时代的某个时候。 

HITEN madhani, standing
HITEN Madhani,医学博士,研究的资深作者。

但研究表明,ESTA甲基化标记 - 如此命名是因为它是通过一个过程,重视分子标记称为甲基对基因组创建 - 拥有管理坚持围绕至少50年百万 - 也许只要于一百五十亿 - 预计过期了。这个惊人的进化坚韧的壮举是由一个不寻常的酶和自然选择的一个沉重的剂量成为可能。

“我们所看到的是甲基化可以经历自然的变化,并且可以选择超过百万年的时间尺度来驱动发展”,解释 HITEN madhani医学博士,能赌钱的app首页生物化学和资深作者,新研究的生物物理学教授。 “这是进化的与不是基于生物体的DNA序列中的改变先前不受重视一个模式”。

尽管在所有生命形式没有见过,DNA甲基化的情况并不少见无论是。它在所有脊椎动物和植物,以及许多真菌和昆虫中发现。在一些物种中,然而,甲基化是无处可寻。

“你有一个不完整的甲基化的进化存在,说:” Madhani,谁也的一员 能赌钱的app首页海伦·迪勒家庭综合癌症中心 扎克伯格和赞BioHub调查。 “根据什么分支你看看进化树的,不同的表观遗传机制已经维持或不能维持。”

许多模式生物是现代分子生物学实验室的主食 - 包括面包酵母 秒。酵母,蛔虫 C。线虫和果蝇 d。果蝇 - 缺乏DNA甲基化完全。这些物种的后裔从古代祖先那而丢失的酶,ESTA研究结果发表之前,想为在生成甲基化传播的一代是至关重要的。如何 C。新型隐球菌 设法避免同样的命运一直是个谜到现在。 

在新的研究中,Madhani和他的合作者那数百万数百秀年前的祖先 C。新型隐球菌 两个ADH酶的DNA甲基化控制。一个是类型的哪一个负责添加甲基化标记为“从头甲基转移的”,“裸” DNA有这样的没有。另一个是“维持甲基转移”,其功能是像分子施乐位。现有的甲基化酶ESTA复制标志,它有通过的甲基诺,放在适当的位置上甲基化的DNA复制过程中的DNA。而像其他物种的表观基因组这包括甲基化,始祖 C。新型隐球菌 这两种类型的ADH的甲基。

但随后,有时年龄的恐龙,祖先的过程中 C。新型隐球菌 失去了从头酶。 ITS已经后代生活没有一个自此,使得 C。新型隐球菌 及其近亲唯一的物种生活在今天已知甲基有DNA甲基化没有新生。 “我们不明白怎么甲基化可能仍然到位,因为没有从头酶,白垩纪时期”说Madhani。

虽然维持性甲基转移仍然可以复制任何现有的甲基化标记 - 和新的研究清楚地表明,ESTA酶是在这些酶的独特的一些原因,包括其传播现有的甲基化标记有了极高的保真度的能力 - 也研究这表明,除非自然选择作用以保持被甲基化,从头甲基应该有古代损失迅速消亡和DNA甲基化的最终消失导致 C。新型隐球菌.

因为这是甲基化标记可随机丢失,这意味着,无论多么精美维护甲基标记到新的DNA链的孤本,甲基化的累计损失将离开维修最终酶在没有模板的工作。虽然这是可以想象的,可能需要在一个步伐缓慢发生这些损失的事件中,实验观察允许研究人员确定该商标在每个甲基化 C。新型隐球菌 很可能只是7500后一代从人口的一半消失。这假设,即使由于某种原因 C。新型隐球菌 可能打100倍更慢在野外不是在实验室里,这仍然会是只有130年,相当于。 

珍稀随机获取新的甲基化标记不能解释甲基化在持久 C。新型隐球菌 无论是。研究人员的实验室实验表明,新的甲基化标记偶然的速率比甲基化损失慢20倍起来。在进化的时间尺度,损失显然会占主导地位,并没有从头酶进行补偿,甲基都会消失从 C。新型隐球菌 身边的时候,当恐龙消失了,如果不是因为有利于选择压力痕迹。

事实上,相比于各种研究人员 C。新型隐球菌 这是已知有彼此近500万年前分道扬镳的菌株,他们发现,不但做了所有的毒株仍然有DNA甲基化,而甲基化标记被涂基因组中的类似区,这一发现在表明,甲基化标记特定基因组位点赋予某种生存优势就是BEING选择。 

“自然选择是在更高的维护甲基化水平比将从中性得失随机过程可以预料的。这相当于达尔文进化后生,说:” Madhani的。

当被问及为什么会演变为这些特殊的标记选择,Madhani解释说,“甲基化的基本功能之一就是防守的基因组。在这种情况下,我们认为这是沉默的转座子。“ 

转座子,也可作为跳跃基因已知的,是能够从自己的一个部分基因组和插入提取到另一个自己DNA的伸展。如果转座子被插入到自身的中间的基因需要生存,不再可能基因功能,细胞就会死亡。因此,转座子沉默提供了一个明显的生存优势的甲基化,这是需要真实到底是什么推动发展。

然而,仍有待观察选择的赏识ESTA常见的形式是如何自然地在其他物种。

“以前,没有发生随着时间的推移,这些尺度选择这种证据。这是一种全新的概念,“Madhani说。 “但现在最大的问题是‘这是发生的这一特殊情况外,如果是的话,我们怎么找到它呢?’”

作者: 另外作者还包括 桑德拉卡塔尼亚菲利普一个。 Dumesic,凯特琳我。斯托达德,约旦即伯克,索菲·库克和 吉塔学家纳里卡 能赌钱的app首页的;哈罗德k和乔纳森皮门特尔。普里查德斯坦福大学的;阿马尔Nasif和医学科学研究所伦敦佩特拉MRC Hajkova; Joleneķ。 DIEDRICH和约翰河三斯克里普斯研究所的游艇;和特伦斯牛油果,伊丽莎白Geinger,罗伯特·林特纳和克里斯蒂娜。麻省理工学院和哈佛大学的Broad研究所的科莫。 

资金: 这项工作是由一个EMBO长期博士后奖学金支持,美国国立卫生研究院,英国医学研究理事会和欧盟欧洲研究理事会。

信息披露: 作者声明没有竞争利益。

美国能赌钱的app首页(UCSF)是专注于健康科学,致力于通过先进的生物医学研究,在生命科学和健康专业的研究生层次教育和卓越的病人护理促进全球健康。 UCSF医疗,其用作UCSF的主要学术医疗中心,包括 世界排名第一的专业医院 和其他临床方案,并在整个海湾地区的隶属关系。