研究发现植物也进化出性染色体剂量补偿的证据
小编为您收集和整理了研究发现植物也进化出性染色体剂量补偿的证据的相关内容:科学家首次发现雌性白花蝇子草“性染色体”也有一条处于失活状态瑞士科学家研究发现,植物中也进化出了性染色体剂量补偿(dosagecompensation)的证据,他们是在白色剪秋罗属植物中发现的该现象。
科学家首次发现雌性白花蝇子草“性染色体”也有一条处于失活状态
瑞士科学家研究发现,植物中也进化出了性染色体剂量补偿(dosage compensation)的证据,他们是在白色剪秋罗属植物中发现的该现象。生物学上提到的剂量补偿,是指雌性细胞中的两条X染色体中的一条发生异固缩,失去转录活性,以保证了雌雄两性细胞中都只有一条X染色体保持遗传活性。
白色剪秋罗属植物(白花蝇子草)与人类尽管具有不同的进化路径,但他们在某些方面的性状是相同的:性染色体都是XX/XY系统。在同一株植物上能同时发现许多不同的独立的雌花与雄花,这在以雌雄同体居多的高等植物中是非常罕见的。雄花具有与男性等同的X与Y染色体,雌花具有与女性一样的两条X染色体。
在人类身上,这个染色体系统已经非常古老。经过数百万年的进化,Y染色体已经退化,很难再具有基因遗传功能。进化学家假设这种Y染色体上基因及基因转录产物大量丢失的现象为剂量补偿平衡。这是在生物有机体中维持平衡的一个根本性的重要过程。
在人类身上,女性的一条X染色体功能退化,因此男性的X染色体与女性剩下的一条X染色体能够产生等量的基因转录产物,即RNA或者蛋白质。但是,以果蝇属的果蝇是个外例,它雄性X染色体上的基因会复制两遍,以平衡雌性上两条X染色体的表达的基因产物。
X染色体的损耗
这种剂量补偿现象也被发现于白色剪秋罗植物上,苏黎世联邦理工学院科学家克劳斯·赛普(Niklaus Zemp)与亚历克斯·威的曼(Niklaus Zemp),是生态植物遗传学教授,他们与里昂大学的研究者合作,在遗传研究的基础上,首次在植物身上证明了这一现象。男性X染色体上的基因复制活动越强烈,Y染色体上基因的表达也就越弱。因此,在缺乏Y染色体遗传信息的X染色体的补偿,能让雌雄植物的补偿剂量水平相同。威的曼说:“迄今为止,剂量补偿仅在动物较老的性染色体上发现”。这应该是1.5亿年前产生的。白色剪罗秋植物是迄今为止首次发现这种现象的植物。
一个新的系统
对于生物学家来说,这同样意味着剂量补偿在植物上仅在最近发生进化,不早于性染色体系统在有机体上的发现,它能够发展的非常快。威的曼估计发现于白色剪秋罗属植物的这个系统,仅有一万年的历史,从进化的观点来说还非常年轻。“但是,我们的发现预示着,一万年的时间,足够让剂量补偿系统重新演变”。
对于这项研究,苏黎世联邦理工学院的科学家通过最先进的测序技术,即所谓的下一代测序技术,分析了来自六个植物个体,约350亿个组件的基因代码。从而能让基因密码高速准确测定。
剂量补偿与21三体综合症
剂量补偿对生物体来说非常重要。例如,在人类卵子减数分裂时,21号染色体不分离。结果导致,分裂后的两个个卵细胞,1个仅有1条21号染色体,另外一个有3条。“生产过剩”也就体现在了这一条染色体的盈余上,从而导致了21三体综合症的发生。它是一种非常罕见,却又普遍存在的疾病。患者具有3条21染色体,正常人仅是2条。这条染色体基因产物的过量表达引发了一系列典型的症状。
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