“超基因”让物种变异有更多可能

2023-02-28 16:06:56 来源：科普中国

在同一种类的蝴蝶中，可以出现许多不同的翅膀图案。同一种类的鸟不仅在外观上不同，在交配季节的行为也不同。这是为什么呢？答案就在超基因里。超基因指作用于一种性状或作用于系列相关性状的几个紧密连锁的基因。超基因可能是由于基因扩增后又经过功能和结构上的轻微改变而产生的，但仍保留了原始基因的结构及功能的完整性。近日，中国生物多样性保护与绿色发展基金会（简称中国绿发会，绿会）国际部从国际知名期刊获悉一篇关于超基因对动植物行为和外表的研究论文，绿会国际部现将该文章整理编译如下，供感兴趣的朋友参考。

在同一种类的蝴蝶中，可以出现许多不同的翅膀图案。这怎么可能呢?莱顿生物研究所(IBL)的研究人员本·威斯特拉（Ben Wielstra）和艾玛·伯丹（Emma Berdan）认为，答案就在超基因里。超基因是染色体的一部分，包含许多紧密连锁基因，这些基因共同构成了动植物复杂性状的基础。

威斯特拉说“超基因的概念相对来说出现得较早，但直到现在，借助当今的DNA技术，我们才能正确地绘制它们的图谱。最近已经变得很清楚的是，超基因比以往认为的要普遍得多。”2022年6月13日，这项研究在科学杂志《皇家学会哲学期刊B：生物科学》上发表了关于超基因的特刊。

(资料图片)

什么是超基因？威斯特拉解释道:“超基因是染色体的一部分，它包含被整体遗传的几个基因，使超基因引人注目的是它们没有重组。重组是指对父母的遗传基因信息进行重组，使后代拥有一组独特的染色体。因为超基因内部没有重组现象，所以所有的基因是作为一个整体一起进化的。这使得不同版本的超基因在一个物种中出现，导致外观和行为上的主要差异。”

超基因可以以不同的方式产生。基因组中某些区域发生自然重组的频率较低。与此同时，当基因组结构发生变化时，重组也可以停止。一个著名的例子是染色体倒置:指染色体其中已部分发生断裂并被逆转，这样基因的顺序就不再与原来相对应，重组就不再可能了。

超基因的存在导致物种内更多的变异。威斯特拉说:“以流苏鹬鸟为例，在这种鸟类中，超基因确保雄鸟的头部周围有黑色或白色的羽毛，或者还有一些雄鸟完全不长羽毛项圈，看起来像雌鸟。这三种类型的雄性流苏鹬鸟不仅在外观上不同，它们在交配季节的行为也不同。”

图源: Unsplash/CC0 Public Domain

这是一种进化优势吗?“有时候是，一方面，物种内部的变异是有用的。它使物种能够在不同的生存策略之间切换，” 威斯特拉解释道。他认为，超基因可以促进这一过程，但这是有代价的。“如果没有基因重组，有害的基因突变就会迅速积累。”在威斯特拉和艾玛·伯丹研究的冠蝾螈案例中，一个超基因的突变积累导致了一半的蝾螈卵无法存活。“这种超基因可以被视为遗传性疾病的一个非常极端的例子，” 威斯特拉说。

通过研究超基因的演变，研究人员希望对遗传疾病的起源有更多的了解，包括人类遗传疾病。超基因是个热门研究，越来越多关于这个主题的研究表明动植物行为和外表的巨大差异受到单一超基因的影响。”通过这期关于超基因的特刊，我们希望对这一领域的研究现状提供一个良好的概述。我们现在知道，超基因是经常出现的，下一步我们要找出超基因究竟是如何产生的。” 威斯特拉说。

原文链接：https://phys.org/news/2022-06-supergenes-bizarre-traits-animals.html

编译：Sara

审核：Daisy

编辑：angel

关键词：研究人员紧密连锁