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基因选择宿主也存“自私心”

来源:科普时报  作者:吴 束 2017年11月24日 09:35
[导读] 

强着丝粒在发现自己靠近极体时,会主动断开与纺锤体之间的连接,并要求重新分配



英国著名的演化生物学家理查德·道金斯在其著作《自私的基因》一书中表达了自己的观点:生命是基因创造的生存机器,人类不过是基因的载体。

科学家发现,基因的自私不仅仅停留在自然选择层面,为了自己的生存,一些基因居然会主动选择将自己的“同类”残忍消灭掉。

近日,来自宾夕法尼亚大学的Michael Lampson教授与他的团队首次证明,哺乳动物卵母细胞内的某些自私的基因在减数分裂的过程中,存在“作弊”行为。这些基因为了能够进入卵子从而传递给后代,会“主动感知”自己在卵母细胞中的位置,一旦发现要被“淘汰”,就会主动切断与纺锤体的连接,要求重新分配位置,以增加自己进入卵子的机会。

近年来一系列的研究表明,哺乳动物在进行减数分裂的过程中,染色体不随机分离现象与着丝粒密切相关。在减数分裂时,这些着丝粒为了获取“生存”的权利存在着激烈的竞争。

科学家们发现,着丝粒上的DNA序列中积累了大量的DNA突变以及碱基缺失,并且快速进化,使其DNA长度变得更长,DNA重复片段变得更多,其所结合的着丝粒蛋白也就越多。这种着丝粒被称为强着丝粒,因为这种着丝粒具有更大的机率进入卵子以存活下去。

具体来说,23个卵母细胞中,有21个卵母细胞在减数分裂时,包含强着丝粒的染色体,在靠近极体时会主动切断自己与纺锤体之间的连接,并随即切断弱着丝粒与纺锤体之间的连接,然后重新分配二者在卵母细胞中的位置,重新与纺锤体建立连接,最终使自己进入卵母细胞的机率大大增加。

同时,强着丝粒对于CDC42蛋白介导的酪氨酸化非常敏感,因此在靠近极体的时候,强着丝粒与纺锤体之间的连接就会逐渐变弱,而弱着丝粒几乎完全不受CDC42蛋白的影响,只会听从“命运”的安排。

因此,当强着丝粒发现自己要被“淘汰”时,就会主动切断与纺锤体之间的连接,并迫使相应的弱着丝粒与纺锤体之间的连接也断开,然后重新分配。所以,强着丝粒才会有更大的机率生存下去。

事实上,科学家早就发现我们的基因中,最丰富的一类基因其实不包含任何生物功能。这类基因被称为自私DNA,因为它们目前已知的功能就是到处传播自己,保证自己的生存,而着丝粒,其实是这类DNA中数目最多分布最广的一类。

这也意味着,我们人体内最丰富的基因,其实一直都只是在为自己的生存而“默默”斗争,不惜违反“公平”的游戏规则,竭力保全自己。

终有一天,当这些基因发现我们并不适合它们“居住”时,它们可能会毫不犹豫主动选择放弃我们,以寻找更好的宿主。

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[责任编辑:kb103]
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