生物谷报道:来自芝加哥大学生态进化与人类遗传学系,中国国家人类基因组上海研究中心(Chinese National Human Genome Center at Shanghai,CHGC),芬兰哥本哈根大学(University of Copenhagen),上海交通大学瑞金医院上海血液学研究所,中山大学进化与基因组研究国际中心(International Center for Evolutionary and Genomic Studies)的研究人员通过对黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)等几种相近的果蝇进行419个基因测序,从基因组水平探讨了适应性进化(adaptive evolution),并进一步在此水平上讨论了相关理论和数据。这一研究成果公布在《美国国家科学院院刊》(PNAS)网络版上。
这一研究的通讯作者的来自上海交通大学瑞金医院的陈竺教授,以及中山大学长江学者吴仲义教授。
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Published online before print February 6, 2007
Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 10.1073/pnas.0610385104
Adaptive genic evolution in the Drosophila genomes [Abstract]
生物进化是指生物种群多样性和适应性的变化,或一个群体长期的遗传组成上的变化。其中的核心就是适应进化机制和选择作用(selection),其中适应性进化(adaptive evolution)即指生物在分支发展过程中,局部结构和功能发生了变化,以适应特殊的环境,比如说为什么不同物种存在于各自特定的区域?这就是一个涉及到区域性或全球性的生物适应问题。
黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)是一种小型蝇类,喜在腐烂水果及发酵物附近飞舞。它的特点是生活周期短(约15天),突变性状多,唾腺染色体大且有特定的横纹,加上容易在室内饲养,所以是进行遗传学实验研究的好材料。摩尔根等人就是从研究黑腹果蝇中发现了“伴性遗传”、“连锁与互换”等现象和规律,从而发展了染色体遗传学说的。
以黑腹果蝇以及其进化上相近的果蝇种类为研究对象,研究人员针对基因水平上适应性进化的宽度展开了研究。通过对24系419个基因进行测序,他们发现:
i)正常重组区域中大约10%的位点比预期的沉默位点多态性少得多,这说明有selective sweeps;
(ii)多态性水平与非同义分歧(nonsynonymous divergence)成负相关关系,因此即使在严格的
(iii)观察得到的物种(419个locus)之间A/S比率是28.9%,这比neutral expectation高;
(iv)这种适应性进化的信号只有在正常重组区域才可以观察到。
从这些得到的研究数据中,研究人员在基因组水平上探讨了适应性进化解释的相关理论和数据,为进一步了解适应性进化提供了重要资料。
附:
陈 竺
陈竺,中国科学院副院长,中国科学院院士,美国科学院外籍院士,欧洲艺术、科学和人文学院院士,第三世界科学院院士,上海第二医科大学教授,上海第二医科大学附属瑞金医院终身教授。
1953年生于上海,1981年获上海第二医科大学硕士学位,1989年获法国巴黎第七大学博士学位。现任中国科学院副院长,国际科学院协作组织主席,上海血液学研究所所长,国家人类基因组南方研究中心主任,国务院学位委员会委员,中国科协常务委员,上海市科协副主席,中华医学会遗传学会副主任委员,中国遗传学会人类遗传学专业委员会主任委员,国家“973”计划首席科学家,国家“863”计划生物与现代农业技术领域专家咨询委员会主任,意大利热那亚大学名誉教授,国际血友病联盟成员,国际人类基因组组织(HUGO)顾问委员会成员。
