03.04 不同物種間可以進行基因交流嗎?

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自然界中不同物種間基因的交流肯定是存在的,科學上叫做基因橫向轉移(horizontal gene transfer, HGT)。首先澄清一下,這裡的HGT說的不是人工的轉基因,而是在沒有人參與的情況下,在自然條件下,基因從一個物種的基因組,轉移到另一個物種,並且穩定的遺傳下去。


一. HGT一個基因,變成一片葉子

說到基因橫向轉移,又不得不提到這個神一般存在的傢伙,綠葉海蝸牛。這個傢伙孵化以後,一輩子只吃一頓海藻大餐,把攝入的葉綠素鋪滿全身,從棕黃色變成綠色。然後就真的像一片葉子一樣,只靠光合作用吸收能量活著了。

而這個傢伙能這麼幹,正是因為它的基因組裡HGT了無隔藻類(Vaucheria litorea)的psbO基因。此基因可以通過葉綠素進行光合作用,提供給海蝸牛生命週期裡所需的能量。關於這位大神,我專門寫過一篇文章,有興趣可以閱讀:https://www.toutiao.com/i6495215712632570381/


二. 細菌之間的HGT相對普遍

當然,高等生物之間的HGT是非常罕見的,綠葉蝸牛應該是目前已經通過分子生物實驗確認的唯一例子。我覺得這和高等生物複雜的組織器官結構有關,一個物種的遺傳物質以基因為單位,穿透重重細胞膜和細胞質,直接物理整合到另一個物種的基因組上,發生幾率不會很大。像綠葉蝸牛這個例子,很可能是因為攝食和消化行為,導致作為其主要食物的綠藻基因有機會整合進了它自己的基因組。

而個體較小的細菌之間,HGT就容易的多。《自然》雜誌15年有一篇文章,通過對2.5萬個古細菌基因家族進行系統進化分析,證實了古細菌基因組中的大量基因都是從細菌中轉移過來的。

https://www.nature.com/articles/nature13805

三. 人類基因組歷史上也被大量HGT?

這是15年發表在《基因組生物》上的一篇研究的觀點,這也是一個很嚴肅正規的高影響因子雜誌,所以此觀點不得不受到一定的重視。研究者比較了來自40種動物的基因組序列,包括果蠅和蛔蟲到斑馬魚、大猩猩和人類。主要採用比較基因組學和生物信息學的方法,推測人類基因組上疑似至少存在100多個來自於其它物種的基因元件。

當然這個研究比較有爭議,個人認為結果有待商榷。我們現在知道人基因組上整合了很多來自病毒的基因組元件,據推測是因為病毒頻繁的入侵人體所導致。但這種整合是不是能夠算HGT,需要商榷,因為這種整合絕大多數並不像海蝸牛一樣,是整合進一個完整的有功能的基因,而且該基因仍然發揮著與在母體裡相似的功能。


總而言之,物種之間的基因交流是存在的,但多數發生於低等生物。高等生物之間的HGT,目前研究尚少,有待科學進一步揭示。


羅生物語


可以啊,這個過程叫基因水平轉移

基因的水平轉移又叫側向基因轉移, 是相對於親代到子代的基因垂直傳遞而言, 指不通過生殖而進行的、能跨越種間隔離、在親緣關係或遠或近的生物有機體間進行的遺傳信息轉移或遺傳物質交流(王洽,樂霽培,張體操,黃錦嶺,孫航(2014).水平基因轉移在生物進化中的作用.科學通報59,2055–2064.)

不同物種之間的基因水平交流可以通過很多種方式,最常見的是通過質粒。質粒是細菌、酵母菌和放線菌等生物中染色體(或擬核)以外的DNA分子,存在於細胞質中。在不同物種之間,質粒就像一輛運輸基因的小車,可以從一個細胞到另一個細胞裡,比如大腸桿菌可以把自己產生抗生素抗性的基因通過質粒傳遞給鼠傷寒沙門氏菌,從而讓鼠傷寒沙門氏菌也具有抗藥性。再或者農桿菌可以把自己的質粒傳遞給植物細胞,讓植物細胞獲得一些性狀。

除了質粒,目前科學家還發現了很多的跨物種基因水平交流現象,只是具體的機理還尚未完全揭示,但不可否認的是,因為新的基因已經傳遞進了生物體內,所以它們是可以遺傳的(比如細菌分裂的時候就可以將質粒複製了傳遞下去)。

對於生物而言,這種水平的基因交流增加了生物獲得新性狀的能力,從而有機會讓自己獲得更強的競爭力,因此這種機制是有利於進化的,才得以保留下來。對於我們人類而言,我們可以利用這種水平傳遞實現基因的跨物種轉移,從而培育出新的生物,也可以更好的揭示病菌的抗病性的產生等。


單少傑


有生殖隔離的物種無法產生可育後代。就像馬和驢雖然可以生騾子,但是騾子不能生育。

說明在產生生殖隔離之前馬和驢是同一種物種。

由於地理隔離或者種種因素,兩個相隔甚遠的同種物種的種群朝著不同方向進化,最終形成生殖隔離。

就是基因改變的方向不同,最終體現到性狀的改變。直到有一天,基因最終無法進行交流,很有可能在千百年後馬和驢也無法生殖後代,更不可能遺傳下去了。

所以回答是不能。


樹丫子y


寒武哥的答案:低等生物一直保持著基因交流的能力,越是高等生物,越是相對保守,比如人類,基因組相對穩定,很難進行傳統意義上的物種間基因交流。

質粒與耐藥性和致病性

我們知道細菌很容易產生耐藥性,往往一種新的抗生素花費10幾年剛研發出來上市,不到半年就會出現耐藥的致病菌。那麼細菌的耐藥性是怎麼產生出來的呢?

當然,關於細菌的耐藥性的產生是一個比較大的問題,產生的機制也多種多樣,很用一兩句話闡明清楚,但是有一種耐藥性機制是與質粒上攜帶的耐藥基因有關,也就是說,只要細菌攜帶了該基因就具有相應的耐藥性。

我們常說我們身上攜帶的大部分細菌都是中性的或條件性致病菌,主要原因就是大部分細菌不攜帶毒力基因,大部分的毒力基因也是分佈在質粒上。

那什麼是質粒呢?簡單的說就是細菌染色體外的遺傳物質,一般都是環狀的雙鏈DNA,上面攜帶有耐藥基因和毒力基因,耐藥基因使細菌具有產生耐特定抗生素的能力,毒力基因是產生致病性能力的基因。

不同細菌之間,甚至包括不同種類的細菌之間會存在跨物種的質粒轉移,當然並非所有不同種類的細菌都可以進行質粒交流。

內源性逆轉錄病毒與垃圾DNA

寒武哥今天回答了一個關於有益病毒的問題,剛好這個問題也能用的到,我們人類或者說很多高等動物的基因組用很多垃圾DNA,具估計人類大約95%的基因組DNA都是垃圾DNA,那什麼是垃圾DNA呢?通俗的說,之前科學家發現人類基因組很多DNA序列並不能表達有用的蛋白,就認為這些DNA序列就是垃圾,因此戲稱為垃圾DNA。

比如我寫一段話

“ASAIAJSHENDGUANDHHAJIANHYSUAJLOSHSVESHSBSHWQYOUSHHEXOAPOQIUAJBANDHHAK”

這段話就像是人類的一段基因,這段話包含了一句話,你能找出來嗎?應該很難吧,就像天書一樣,這就是寒武哥“天書譯者”網名的由來。

寒武哥將要表達的單詞用黑體標出來,是不是能看出來了。

“ASAIAJSHENDGUANDHHAJIANHYSUAJLOSHSVESHSBSHWQYOUSHHEXOAPOQIUAJBANDHHAK”

就是“I LOVE YOU”,這就是外顯子,其他的就是垃圾DNA。

垃圾DNA是怎麼來的呢?具研究表明50%左右的垃圾DNA是與一種叫做內源性逆轉錄病毒有關,該病毒大約是在幾百萬年前感染哺乳動物並將病毒逆轉錄的DNA插入到了宿主的基因組中,隨著進化這些病毒的毒力基因消失,慢慢就成了宿主基因組的一部分,由於內源性逆轉錄病毒具有轉座的功能,因此可以在宿主的基因組裡面的多個位置插入形成多拷貝。

科學家研究發現內源性逆轉錄病毒對於物種的進化還有一定的促進作用,比如哺乳動物的產生就與一種內源性病毒的寄生有關,該內源性逆轉錄病毒與胎盤一道組成了胎兒抵禦致病菌的防禦體系。



現在人類處於基因組穩定時期,很難在進行新的基因交流,當然並不是說基因組就一成不變啦,目前依舊有新的病毒不斷的插入到人類的基因組中,比如皰疹病毒,據說99%的人攜帶有皰疹病毒的基因組,這也是經常有人感染“纏腰蛇”的原因,也許在不久的將來,等人類降服了皰疹病毒,去除掉了其毒力基因,也許該病毒就真的成了人類基因組一部分啦。



超級雜草的產生

我們都聽說過超級雜草吧,科學家通過人工手段將某個抗除草劑基因導入了一個經濟作物中,如果沒有物種之間的基因交流的話,不會產生“超級雜草”,但是在大自然就是很奇特,經濟作物中的“轉基因”成分就會漂移到雜草裡面去,這種漂移在自然狀態下可以發生,也有多種途徑,不細談啦。



總之,基因交流是在自然界普遍存在的現象。

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天書譯者寒武哥



自在探天機


可以呀!

如今轉基因技術就是人為地使不同物種之間的基因進行交流!

其實除開這個不講,自然界也有存在不同物種之間的交流,例如土壤中存在裡農桿菌,當它侵染植物的受傷部位時,它可以將自身攜帶的環形質粒中存在的遺傳物質整合到植物的DNA中,這也是一個不同物種之間基因交流的例子。正因為這樣,所以才說紅薯是一種天然的轉基因食物。

至於騾子和驢,獅虎獸和虎獅獸的產生,我覺得這就很難說了,如果說能產生後代就算了就算基因交流的話,那就也算一種了;如果說只有產生可育後代的話,那就不算了!


踏霧入山來


不可以,不同種物種的基因他們不能在一起說你和動物不能在一起也是一樣的,你不會對自己種類不一樣的動物感興趣,所以不同基因的物種,也是不可以交流的。。


塵埃Vlog


物質是可以無限分解的,自然界構成萬物的最小的基本粒子是一樣的,從這個意義上講,用最小的基本粒子可以組裝任何萬物。只不過由於目前的科技水平還沒有發展到這一步。雖著時間的流失,人類終將解決這一問題。


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