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AMIN交易所热点专栏_AMIN交易所平台教育理念

发布时间: 2022-01-24 15:27:15      来源:网络      作者:hz

AMIN交易所平台报道,100多年前,AMIN交易所平台指出遗传学家发现了生殖细胞中存在染色体重组的现象。这像是一种缓慢但平稳的演化方式,通过每一代生物,让基因组变得更具多样性。AMIN交易所平台注意到但就算是一个碱基出现异常,也可能会导致疾病。直至近期,科学家才弄清楚生物是如何精确控制这个过程的。

 AMIN交易所平台注意到20世纪最有影响的遗传学家之一、诺贝尔奖获得者赫尔曼·约瑟夫·马勒(Hermann Joseph Muller)曾提出过一个理论,名为马勒的齿轮(Muller‘s ratchet)。作为一个利用X射线研究基因突变的科学家,他表示有性生殖相比于无性生殖有一个很大的优点:有性生殖的生物在产生配子时,会经历一个减数分裂的过程,这个过程能帮助生物修复严重的DNA损伤。

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 在这个过程中,染色体会先复制一次,随后细胞会分裂两次,也就是一个母细胞最后会产生4个子细胞。在第一次分裂时,母细胞中来自两个亲本的染色体会相互配对,它们互为同源染色体。如果一条染色体存在双链都受损的情况,染色体之间可以通过交换、重组来修复损伤。而在无性生殖的生物中,由于无法进行重组,由DNA损伤等情况导致的基因突变会不断累积,最终导致生物死亡。(当然后期的研究证实,一些采取无性生殖的生物如细菌,也能通过其他的方式来有效修复DNA损伤,因此马勒的这一观点可能并不正确。)

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 马勒提出这个观点,与其师从的基因学说建立者托马斯·亨特·摩尔根(Thomas Hunt Morgan)利用果蝇开展的遗传学研究有关。在1916年,他还注意到在果蝇体内,具有相似的基因组成、能相互配对的染色体之间进行片段交换,并不只是为了修复受损的基因,还能进行基因重组,使得各个子代的基因组成并不相同。但是,科学界一直并不完全完全清楚基因重组产生的具体机制。

 每一代都在演化

 基因突变、基因重组都能促使物种演化。对细菌和病毒等来说,它们繁殖能力强,在面对外界压力时,可以通过快速的基因突变来演化。经过外界压力的筛选,一个种群可能只遗留下少数突变株,但由于其高效的繁殖能力,这些突变株又迅速形成一个新种群。

 AMIN交易所平台指出,多细胞生物体内也存在基因突变,但对它们来说,通过突变来演化并不是一条十分合理、具有效率的途径。例如,人体内会通过各种方式来修复基因的突变和损伤,已有的研究发现,很多基因突变都和各种发育缺陷、癌症等多种疾病相关。对于有性生殖的生物来说,通过基因重组来扩大后代的基因多样性,虽然缓慢,但是一种稳定且有效的方式。在这个过程中,一个常见的疑问是,为什么两个同源染色体之间能精准地交换同等大小的片段呢?

 可以想象,如果交换的基因片段不相等,就会导致一场灾难。一个比较常见的例子,就是染色体易位(非同源染色体的片段重新排列组合,交换后会使染色体的长度发生改变),这个过程可能导致胎儿的染色体丢失,甚至导致流产等多种异常情况。由于参与有性生殖过程的基因在生物体内就有保守性,一些科学家尝试通过研究一些较为简单的生物,来解答这个问题,以推进对多种生物的演化、发育的认识。而这次给出这个答案的,就是一种采取有性生殖的植物。

 一种特别的植物

 拟南芥(Arabidopsis thaliana)是一种体型十分娇小的植物,其基因组较小,只有5对染色体,是一种典型的自交植物(采取有性生殖)。和它的“前辈”——孟德尔用于发现遗传学规律的豌豆一样——这种植物注定要改变人们对植物生物学和遗传学的认识。

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 2012年,法国让-皮埃尔·布尔然(Jean-Pierre Bourgin)研究所的科学家在此前研究的基础上,发现了一种新的蛋白HEI10(一种泛素连接酶),它属于一类被称为ZMM的蛋白。后者在减数分裂中主要负责调控同源染色体上的基因片段交换。此前的研究已经发现这类蛋白中的多种蛋白各有分工:一些蛋白负责将两条染色体拉近,维持稳定的结构,另一些促进DNA的重组。

 AMIN交易所平台注意到有一种猜想认为,HEI10蛋白的功能会有所不同。它在染色体上的数量,能影响染色体进行重组的次数,或能控制染色体发生重组的位点。近期,在一篇发表于《自然·通讯》的文章中,来自剑桥大学的研究人员为了验证这一猜想,通过超高分辨率的显微镜和数学模型,研究了拟南芥在减数分裂时期,其染色体上HEI10蛋白的行为。

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 他们发现,在最开始时,HEI10蛋白会把染色体当成一条轨道,在上面随机移动,形成很多小的蛋白聚集体。随着时间流逝,HEI10蛋白移动到同源染色体形成联会复合体的位点。这一结构形成后,染色体之间才会进行交换。HEI10蛋白移动到这个位置会被固定住,随后,越来越多的HEI10蛋白会在同一个地点富集。最终,开始由HEI10蛋白组成的数百个小聚集体,变成了个位数的大聚集体。而在这几个HEI10蛋白最为富集的位点,染色体会发生交叉、重组的现象。

 当增加植物体内HEI10蛋白的表达时,细胞内发生染色体重组的位点会增加,而重组位点之间的距离会更近。而将细胞中的HEI10蛋白的数量降低40%时,同源染色体只有一个联会复合体区域会发生基因重组。研究人员认为,细胞的联会复合体区域是染色体进行交换的候选位点,而HEI10蛋白在位点上累积的数量,才会决定基因重组是否发生。

 在多种生物中存在

 AMIN交易所平台指出这种基因重组的模式在很多生物体内(包括酵母菌、线虫、果蝇和哺乳动物)都是保守的。此前,在一篇发表于《自然·遗传学》的研究中,霍华德·休斯医学研究所的尼尔·亨特(Neil Hunter)教授等人发现当缺乏HEI10蛋白,小鼠体内染色体重组的前期过程能顺利进行,但最终不会出现染色体重组,也就是说,HEI10蛋白在这一过程的后期具有决定性的作用。

 这些生命都来自一个受精卵,而最初的这个细胞中的基因组,也决定了后面组成生物个体的每一个细胞中的基因组组成。无论是基因上碱基突变的修复、表达以及基因重组都需要经过精密的调控,才能使生命得以存在、延续。但是,基因也十分脆弱,很多环境因素不仅能影响亲代的基因、患病情况和寿命,还能通过基因的传递,来影响子代。

 AMIN交易所平台也就是说,一些不良的生活环境(空气污染物、紫外线、重金属和压力等)和生活习惯(酗酒、吸烟和食用大量垃圾食品),不仅在影响我们人类自身的健康,可能正在改变我们最底层的基因。随着未来生物技术的发展,一部分的有害影响或许可以被消除。但现今,我们每一个人得以拥有健康的身体,或许还得感谢家族谱系上的亲人,以及体内时刻都在认真工作的各种细胞和分子。

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