海參吃海藻還“竊取”葉綠體DNA 自己進(jìn)行光合作用

海參吃海藻還“竊取”葉綠體DNA 自己進(jìn)行光合作用

鳳凰科技訊 北京時(shí)間2月5日消息,據(jù)科學(xué)日?qǐng)?bào)報(bào)道,綠色的海參是如何在以太陽(yáng)光“為食”后生存數(shù)月的,就像植物一樣?發(fā)表在期刊《生物學(xué)通報(bào)》上的一項(xiàng)研究解開了謎底。作者展示了第一批直接證據(jù)表明翠綠色的海參的染色體包含來自于它的食物海藻的基因。這些基因幫助維持了海參體內(nèi)的光合作用,從而為它提供所需要的食物。更重要的是,這是目前為止唯一一個(gè)從一個(gè)多細(xì)胞生物到另一個(gè)多細(xì)胞生物之間發(fā)生的功能性基因轉(zhuǎn)移的例子。而這正是基因治療的目的——糾正人類身上基于基因的疾病。

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翠綠色的海參的染色體包含來自于它的食物海藻的基因

“海參是否是人類療法的一個(gè)好(生物模型)?也許不是。但查明這種自然發(fā)生的基因轉(zhuǎn)移機(jī)制或可能對(duì)未來醫(yī)學(xué)應(yīng)用具有極大的啟發(fā)作用?!毖芯亢献髯髡?、南佛羅里達(dá)州大學(xué)和馬里蘭大學(xué)帕克分校的名譽(yù)教授西德尼?K?皮爾斯(Sidney K. Pierce)這樣說道。

研究小組使用了一種高級(jí)成像技術(shù)證實(shí)了海藻V. litorea的基因存在綠葉海參( chlorotica)的染色體內(nèi)。這一基因能夠制造一種酶,后者對(duì)光合作用“機(jī)器”葉綠體的功能至關(guān)重要,葉綠體一般存在于植物和海藻里。

早在20世紀(jì)70年代科學(xué)家們就已經(jīng)知道綠葉海參會(huì)從V. litorea(名為盜食質(zhì)體,kleptoplasty) “偷取”葉綠體,并將其嵌入自己的消化細(xì)胞里,一旦進(jìn)入海參細(xì)胞,葉綠體會(huì)繼續(xù)發(fā)生光合作用,并持續(xù)9個(gè)月(遠(yuǎn)比在藻類身上進(jìn)行的時(shí)間還要長(zhǎng))。這種光合作用會(huì)產(chǎn)生糖類物質(zhì)和油脂,為海參提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

至于海參是如何維持這些光合作用細(xì)胞器工作這么長(zhǎng)時(shí)間一直是個(gè)頗具爭(zhēng)議的問題,也是不少研究人員深入研究的課題?!斑@篇文章證實(shí)了海參染色體內(nèi)存在修復(fù)葉綠體損傷并保證它們正常工作的海藻基因之一。” 皮爾斯說道。“這一基因結(jié)合進(jìn)入海參的染色體并傳遞給下一代海參?!彪m然下一代海參會(huì)重新從海藻體內(nèi)“竊取”葉綠體,但維持葉綠體的基因已經(jīng)存在海參的基因組里,皮爾斯解釋道。

“海藻的基因竟然能在動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)正常工作,這真是無法想象?!?皮爾斯表示。“但事實(shí)證明它們的確可以。這使得動(dòng)物可以依賴陽(yáng)光獲得所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。因此如果動(dòng)物的食物來源出了問題,它們還不至于餓死,直到找到更多海藻補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)。”

這種生物適應(yīng)性也是快速進(jìn)化的一個(gè)機(jī)制,皮爾斯表示?!爱?dāng)物種之間發(fā)生成功的基因轉(zhuǎn)移,進(jìn)化可以從一代傳遞給下一代?!倍皇墙?jīng)歷典型的上千年的進(jìn)化時(shí)間尺度。(編譯/嚴(yán)炎劉星)

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