昆虫的肠道并不属于适宜居住的环境,然而却有许多微生物在此安家落户。在细菌和真菌对营养物质激烈斗争中,转化铁等必需矿物质元素的能力是一项重要优势。这些转化铁的基因是由7个基因组成的功能单元,被称为操纵子。它在细菌中很常见,但在真菌中很少见。美国威斯康星大学研究者在2019年2月21日的《细胞》上发表论文称,酵母可以从其他细菌中摄取铁转化操纵子,使酵母有能力捕获铁制造生命所需的分子。这是迄今为止基因从细菌转移到真菌等生物体的最明确的案例之一,为真核生物水平基因转移提供了有力的事实依据。
这种从原核细菌到真核生物的水平基因转移(基因在不相关的生物体之间横向移动)曾经出现过,但并不常见。基因转移是否发生在真核生物体,科学家成保守态度。
作为Y1000+计划的一部分,研究者对1000多种酵母菌进行基因组测序,寻找转化铁的相关基因,这些基因以前从未在酵母中发现过。研究者惊喜地发现了从细菌转移到酵母的7个基因,这是一个跨域水平基因转移的明确案例。然而,这种在细胞间交换的基因组,经过数百万年很可能被降解掉,不再发挥作用。研究者实验发现,酵母细胞中的转化铁途径至今仍然是活跃的,能够产生该途径的最终产物。在进化过程中,随着酵母的分化,它们产生了自己的转化铁操纵子。酵母重组了7个基因的表达,添加了真菌基因,这些基因也参与了操纵子中间的铁转化。
该研究不仅证明了真核水平基因转移的发生,而且为新基因如何帮助酵母适应环境提供了一个清晰的案例。
吴晓燕 编译自https://phys.org/news/2019-02-yeasts-tree-life-domesticate-bacterial.html
原文标题:Yeasts reach across tree of life to domesticate suite of bacterial genes
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