非洲爪蛙如何得到一对额外的基因

根据由日本和美国科学家领导的国际研究联合体，非洲爪蛙的祖先从两个不同的物种中继承了一组染色体，并在大约1800万年前将其整个基因组翻了一倍，该联合体对第一个非洲爪蟾的整个基因组进行了测序。时间。科学家希望这一发现将有助于我们理解脊椎动物的进化，因为脊椎动物基因组在5亿年前翻了两番。

X. laevis不同寻常之处在于它是一种四倍体物种，具有四组染色体，而许多生物，包括人类，都是二倍体并具有两组染色体。这种情况如何以及何时出现一直是一个争论话题。一个假设是，当两个二倍体祖先物种交配时，四倍体X. laevis从每个亲本遗传了其遗传物质的一半，并且该二倍体后代的基因组随后翻倍，产生染色体数量两倍的四倍体生物体。祖先。

“ X. laevis是生物学和生物医学研究的必需生物，但其基因组的庞大规模和复杂性使得科学家难以完整地对基因组进行测序，”日本研究小组负责人Masanori Taira副教授说。东京大学。他继续说道，“他认为对整个基因组进行测序不仅对生物学和生物医学研究有价值，而且还提供了关于四倍体起源的线索。”

研究人员对日本近交系青蛙J(日本)株的整个基因组进行了测序，其中分别从母亲和父亲遗传的遗传密码是相同的。

由加州大学伯克利分校的Dan Rokhsar和Richard Harland领导的美国团队使用霰弹枪方法对DNA的短片段进行测序，并将它们拼成一块拼图。日本团队对很长的DNA片段进行了测序，并确定了染色体上长DNA的位置。这一额外步骤有助于区分从每个祖先物种遗传的单独的基因组序列。

“我认为分析随时间变得固定或不活跃的'转座因子'(在基因组周围移动的DNA片段)可能是追踪两个祖先基因组的一种方式，在X. laevis中作为亚基因组存在，”Taira说。 。

他向他的合着者，广岛大学的Akira Hikosaka博士和名古屋大学的Yoshinobu Uno博士提出了这个想法。他们测试了泰拉的想法并发现确实有两组染色体来自不同的二倍体祖先。

奇怪的是，科学家们还发现，亚基因组在细胞核中分别进化，产生更短的S和更长的L型，这是动物亚基因组进化的第一个证据。L型染色体保留了大部分祖先的遗传信息，而S型则表现出更大的基因丢失，缺失和重排。

“科学家认为，5亿年前的两轮全基因组复制有助于第一批脊椎动物物种的出现和这一群体的多样性爆发。我们认为我们的发现将提高我们对进化史上这一重要事件的理解，”泰拉说。