最初被認為「無用的塵埃斑點」變成了所有脊椎動物基因組的組成部分
最初,人們認為它們只是顯微鏡載玻片上的灰塵斑點。 現在,一項新的研究表明,微染色體–在鳥類和爬行動物中發現的一種微小的染色體有著更長的歷史,在哺乳動物中發揮的作用比我們曾經懷疑的要大。
通過排查許多不同物種的微染色體的DNA序列,研究人員已經能夠顯示這些DNA分子在鳥類和爬行動物家族中的一致性,這種一致性可以延伸到數億年前。
更重要的是,研究小組發現,這些遺傳密碼的碎片已經被打亂,放在有袋類和胎盤類哺乳動物的較大染色體上,包括人類。 換句話說,人類的基因組並不像以前認為的那樣”正常”。
澳大利亞拉托貝大學的遺傳學家珍妮-格雷夫斯說:”我們把這些來自鳥類、龜類、蛇和蜥蜴、鴨嘴獸和人類的序列排成一排,並對它們進行比較。 令人驚訝的是,所有鳥類和爬行動物的微染色體都是一樣的。 “
“更令人驚訝的是,它們與文昌魚的微小染色體相同–文昌魚是一種沒有骨架的小魚狀動物,最後與脊椎動物在6.84億年前有一個共同的祖先。”
通過追溯這些微染色體到古老的文昌魚,科學家們能夠與它的所有後代建立遺傳聯繫。 這些微小的「塵埃斑點」實際上是脊椎動物的重要構件,而不僅僅是不正常的多餘物。
似乎大多數哺乳動物在進化過程中都吸收和混淆了它們的微染色體,使它們看起來像正常的DNA片段。 研究人員說,鴨嘴獸是個例外,它的幾個染色體部分與微染色體排列在一起,表明這種方法很可能在這方面充當了其他哺乳動物的”墊腳石”。
一張樹狀圖概述了蛇、蜥蜴、鳥類、鱷魚和哺乳動物中類似DNA的存在微染色體在鳥類和爬行動物中是一致的,但在哺乳動物中卻混雜在較大的染色體中。
該研究還顯示,除了在眾多物種中具有相似性外,微染色體還位於細胞內的相同位置。
澳大利亞新南威爾士大學(UNSW)的生物學家保羅-沃特斯說:”它們不僅在每個物種中都是一樣的,而且它們擠在細胞核的中心,在那裡它們互相進行物理上的互動,這表明功能上的一致性。 這種奇怪的行為在我們的基因組中的大染色體上是不存在的。 “
研究人員認為,最近DNA測序技術的進步使他們有能力對微染色體進行端對端測序,並更好地確定這些DNA片段來自何處以及它們的目的可能是什麼。
目前還不清楚在較大的染色體或微染色體中編碼DNA是否有進化上的好處,本文概述的研究結果可能有助於科學家平息這一特殊的爭論,儘管仍有很多問題需要解釋。
該研究表明,在哺乳動物中進化出的大染色體方式實際上並不是正常狀態,而且可能是一個缺點:例如,基因在微染色體中被更緊密地擠在一起。
“人類和其他哺乳動物的染色體不是’正常’的,而是被大量的’垃圾DNA’膨大,並以許多不同的方式擾亂,”格雷夫斯說。 “新的知識有助於解釋為什麼有這麼大範圍的哺乳動物,它們的基因組有很大的不同,居住在我們星球的每個角落。