当蠕虫从盐水中蠕动进入淡水时,它们的遗传物质经历了灾难性的重排。
这一事件一旦功能基因被撕裂,包括一些参与关键细胞分裂过程的基因,留下,,以及他们的其他饰带已知基因组最混乱的亲戚。
西班牙进化生物学研究所 (CSIC-UPF) 的罗莎·费尔南德斯 (Rosa Fernández) 表示:“一切都崩溃了,然后完全随机地重新排列。”告诉克里斯蒂·威尔科克斯在科学。 “我让我的团队重复分析一千次。”
三组研究人员现在独立得出了同样的结论,颠覆了长期以来的假设,即动物物种需要一定程度的遗传稳定性才能避免灭绝。
同样来自 CSIC-UPF 的进化生物学家 Carlos Vargas-Chávez 及其同事发现,与其他亲戚相比,变成 clitellata 的蠕虫品系的基因丢失率高出约 25%。
他们怀疑蠕虫的基因组因转移到新的栖息地而发生混乱,但尚未确定哪个先发生,是蠕虫冒险进入淡水和陆地,还是它们的基因冒险进入其遗传分子(染色体)的新位置。
研究人员表示:“虽然这种基因组重排的时间尚不清楚,但我们认为,在带状动物中观察到的基因组特征极不可能是通过……随着时间的推移而发生的重排而出现的。”在他们的论文中解释。
相反,巴尔加斯-查韦斯和团队观察到的模式表明,这是一场“单细胞灾难”,在短时间内基本上破坏了蠕虫的基因组。他们认为环境条件的剧烈变化,包括突然暴露于更多的氧气或辐射,可能会引发这种情况。
作者将蠕虫惊人的基因组变化比作在细胞。
最多两侧对称动物像我们这样左右两侧具有镜像的动物被认为具有高度保守的染色体部分。当形成它们的两条 DNA 链在繁殖过程中被拉开并与来自父母的一条链配对时,这种稳定性对于正确对齐它们至关重要。
从海绵到猴子的基因组都有这些长长的基因带,它们在远缘相关的物种中以特定的顺序排列在一起,保存了数亿年。
这些丝带可能会在某种程度上移动,但它们在这些部分中的序列保持相对完整。但水蛭和蚯蚓则不然。
由台湾生物多样性研究中心的进化基因组学家 Thomas Lewin 领导的第二个团队表示:“总的来说,古代两侧对称动物的基因组结构已经在带状动物中完全消失了。”成立。
勒温的团队正在研究染色体的这种意想不到的剧烈变化是如何影响动物进化的。
“基因组结构保守的案例非常罕见,”Lewin 及其同事在另一项研究中解释,认为与之前的假设相反,它们是“例外而不是规则”。
尽管大规模的基因重组可能比之前想象的更为常见,但它们确实会带来预期的风险。第三队检查了 2,291 个物种的基因组在所有主要动物进化枝中,发现剧烈的染色体变化可能与重大灭绝事件有关。
“一个悬而未决的问题是,这一深刻的基因组重塑事件如何没有导致灭绝,”写瓦尔加斯-查韦斯及其同事。
他们发现,祖先海洋蠕虫的基因组似乎没有按区室组织,因此比其他动物“更加松软”。
研究小组称,这“可能导致对染色体加扰后发生的深度基因组重塑具有高度的弹性”结论。它还表明这些物种中可能正在发生如此戏剧性的基因重排。