這種奇特的食肉花擁有超高效率的基因組 這種奇特的食肉花擁有超高效率的基因組

這種奇特的食肉花擁有超高效率的基因組

這種奇特的食肉花擁有超高效率的基因組

駝背狸藻是一種和它的名字一樣奇特的植物。它成片生長在淺水中,沒有真正的根,而且長著許多微小的、可膨脹的、觸動即可觸發的囊狀物,這些囊狀物一直隱藏在水下。每當有小型水生動物擦過這些囊狀物時,囊狀物就會膨脹,張開“嘴”,然後將動物吸入並消化。它就像是捕蠅草和吸塵器的結合體。

現在,一個國際生物學家團隊發現了一種奇特的植物——駝背狸藻(Utricularia gibba)的另一個特徵:它擁有極其高效的基因組。許多生物含有大量不編碼蛋白質的DNA,基因是指包含蛋白質合成密碼的DNA片段。人類DNA中約有98%不編碼蛋白質。然而,駝背狸藻的情況卻幾乎完全相反。駝背狸藻DNA中只有3%既不編碼蛋白質,也不編碼控制蛋白質合成基因的遺傳物質。

在狸藻的研究結果公佈之際,科學家仍在爭論非蛋白質編碼DNA的重要性。去年,一項名為ENCODE的美國大型科學計畫對人類非蛋白質編碼DNA進行了大規模檢測。生物學家仍在爭論ENCODE的研究結果。非蛋白質編碼DNA對人類健康重要嗎?還是無關緊要?

這些問題並非一種奇特的淡水植物能夠解答的。但狸藻的基因組確實表明,至少有些生物體只需極少的非蛋白質編碼DNA就能生存。儘管大多數其他植物的非蛋白質編碼DNA遠多於狸藻,但其蛋白質編碼基因的數量與其他植物相當。狸藻(Utricularia gibba)擁有約28,500個基因,比番木瓜、葡萄藤以及一種名為擬南芥(Arabidopsis thaliana)的小型開花芥菜近緣植物的基因數量還要多。 (但比番茄的基因數量少。)

更重要的是,駝背狸藻仍能進行正常的植物活動,包括光合作用、開花、繁殖以及整個真空囊狀結構。

由於有些植物含有大量非蛋白質編碼DNA,而有些植物的基因組則較為精簡,例如狸藻(Utricularia gibba ),研究人員推測,某些物種天生傾向於清除非必需DNA,而有些物種則不會。研究人員在一篇關於其發現的論文中寫道,從演化角度來看,保留或清除非必需DNA並無優劣之分。這是一個中性過程,有助於植物基因組大小多樣性的產生。

這並不是說動物清除掉非蛋白質編碼DNA就能存活下去。在植物中,還有另一個常見的遺傳過程可能有助於那些傾向於清除非蛋白質編碼DNA的植物。許多植物擁有多個完整的基因組副本——在某些植物中,這有助於結出碩大的果實——這可能保護基因組的關鍵部分免受致命突變的影響。研究作者發現,在演化過程中,瘤狀狸藻的基因組至少複製了三次。

研究人員於5月12日在《自然》雜誌上發表了他們的研究成果。