2022年2月28日，《自然-通訊》雜志報(bào)道了這一基本的、令人驚訝的發(fā)現(xiàn)。

高級(jí)作者、海洋生物實(shí)驗(yàn)室約瑟芬灣保羅中心的高級(jí)科學(xué)家Irina Arkhipova說(shuō)：“我們?cè)缭?008年就發(fā)現(xiàn)，bDELLoid輪蟲(chóng)非常善于捕捉外來(lái)基因。我們?cè)谶@里發(fā)現(xiàn)的是，輪蟲(chóng)在大約6000萬(wàn)年前，意外地捕獲了一個(gè)細(xì)菌基因，使它們能夠引入一個(gè)以前沒(méi)有的新的表觀遺傳標(biāo)記。”

表觀遺傳標(biāo)記是對(duì)DNA堿基的修改，它不改變基本的遺傳密碼，但在它上面“寫(xiě)”出額外的信息，可以和你的基因組一起繼承。表觀遺傳標(biāo)記通常通過(guò)打開(kāi)或關(guān)閉基因來(lái)調(diào)節(jié)基因表達(dá)，特別是在早期發(fā)育期間或當(dāng)你的身體處于壓力之下時(shí)。它們還可以抑制轉(zhuǎn)座子，或可能威脅到你的基因組完整性的 “跳躍基因”。

這一發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著一個(gè)水平轉(zhuǎn)移的基因--即不是通過(guò)有性繁殖從另一個(gè)生物體獲得的基因--首次被證明能夠重塑真核生物的基因調(diào)控系統(tǒng)。

Arkhipova說(shuō)：“這是很不尋常的，以前沒(méi)有報(bào)道過(guò)。水平轉(zhuǎn)移的基因被認(rèn)為優(yōu)先是操作基因，而不是調(diào)節(jié)基因。很難想象一個(gè)單一的、水平轉(zhuǎn)移的基因會(huì)如何形成一個(gè)新的調(diào)控系統(tǒng)，因?yàn)楝F(xiàn)有的調(diào)控系統(tǒng)已經(jīng)非常復(fù)雜。”

“這幾乎是不可思議的，”共同第一作者Irina Arkhipova說(shuō)，她是阿爾希波娃實(shí)驗(yàn)室的研究科學(xué)家。

Yushenova解釋了這個(gè)過(guò)程是如何發(fā)生的。“試著想象一下，在過(guò)去的某個(gè)地方，一塊細(xì)菌的DNA碰巧與一塊真核生物的DNA融合。兩者在輪蟲(chóng)的基因組中結(jié)合起來(lái)，形成了一種功能性的酶。這不是那么容易做到的，即使是在實(shí)驗(yàn)室里，它也是自然發(fā)生的。然后這種復(fù)合酶創(chuàng)造了這個(gè)驚人的調(diào)控系統(tǒng)，而且輪蟲(chóng)能夠開(kāi)始使用它來(lái)控制所有這些跳躍的轉(zhuǎn)座子。這就像魔術(shù)一樣。”

轉(zhuǎn)座子是一個(gè)術(shù)語(yǔ)，指在你的基因組內(nèi)從一個(gè)地方移動(dòng)到另一個(gè)地方的基因，可以改變遺傳密碼，或好或壞，所以保持它們的控制是非常重要。

該研究的第一作者Fernando Rodriguez說(shuō)："你不希望轉(zhuǎn)座子在你的基因組中跳來(lái)跳去，"他也是Arkhipova實(shí)驗(yàn)室的一名研究科學(xué)家。“他們會(huì)把事情搞得一團(tuán)糟，所以你想把他們控制住。而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的表觀遺傳系統(tǒng)在不同的動(dòng)物中是不同的。在這種情況下，從細(xì)菌到輪蟲(chóng)的水平基因轉(zhuǎn)移在動(dòng)物中創(chuàng)造了一個(gè)新的表觀遺傳系統(tǒng)，這在以前沒(méi)有被描述過(guò)。”

Arkhipova說(shuō)：“尤其是輪蟲(chóng)，必須控制它們的轉(zhuǎn)座子，因?yàn)樗鼈冎饕M(jìn)行無(wú)性繁殖。無(wú)性系抑制有害轉(zhuǎn)座子擴(kuò)散的手段較少，因此增加一個(gè)額外的保護(hù)層可以防止突變的崩潰。事實(shí)上，轉(zhuǎn)座子的含量在bdelloids中要比在有性真核生物中低得多，因?yàn)樗鼈兊幕蚪M防御系統(tǒng)中沒(méi)有這個(gè)額外的表觀遺傳層。”

在真核生物中先前已知的兩個(gè)表觀遺傳標(biāo)記中，一個(gè)甲基被添加到一個(gè)DNA堿基上，要么是胞嘧啶，要么是腺嘌呤。該團(tuán)隊(duì)新發(fā)現(xiàn)的標(biāo)記也是一種胞嘧啶修飾，但甲基有一個(gè)獨(dú)特的類似細(xì)菌的定位--基本上再現(xiàn)了20多億年前的進(jìn)化事件，當(dāng)時(shí)早期真核生物的常規(guī)表觀遺傳標(biāo)記出現(xiàn)了。