研究發現生物失去必要基因也能演化求生
酵母菌是真核生物,是分子生物學研究的重要模式生物。它約有六千個基因,其中一千多個基因是不可或缺的“必要基因」(Essential gene)”。這些必要基因一但被剔除,細胞必死無疑。台灣中研院的研究團隊意外發現,酵母菌的一個必要基因PRP28可以被刪除,而酵母菌還能活著。
在負責剪接RNA 的剪接體(Spliceosome)中,PRP28 是一個不可或缺的。失去了PRP28,RNA 剪接無法進行,細胞就會死掉。研究團隊發現,將PRP28 搭配的零組件進行互補性的改變,細胞就可以不需要PRP28。但這種缺少PRP28 的酵母菌因為RNA 剪接效率低,導致生長得比較差。研究人員進一步探索,這種生長比較差的酵母菌能否再回到原本充滿活力的生長狀態?也就是說,當永遠失去1 個必要基因之後,生物系統要如何應變以補償這個損失?利用酵母菌,他們做了一個縮時演化實境秀:讓缺少了必要生長基因的酵母菌在實驗室演化,產生適應性突變,並一路觀察生長速度是否加快,最後達到最佳狀態。失去PRP28 的酵母菌經過了300 個世代演化之後,出乎意料地回到了健康的狀態,上演了絕處逢生。研究團隊深入調查後,發現演化後的酵母菌可藉由降低上游轉錄(Transcription)的效率,讓轉錄與RNA 剪接(Splicing)再度同步化,像是一種負負得正的概念,藉此重新優化細胞整體基因的表現。