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《自然》及子刊综览
2017-11-30 17:29   审核人:

    《自然》

  再论红皇后假说

  《自然》11月30日发表的一篇报告认为,要理解不同演化驱动因素之间的相互作用,得看一个种群在其演化过程中所处的阶段。红皇后假说是达尔文时代以来最具影响力的演化生物学观点之一,暗指“年长”类群无可避免地衰退与灭绝随机性之间的明显矛盾,一项模拟研究对此提供了一种解释。

  红皇后假说描述了物种之间持续的演化竞争,由生物学家Leigh Van Valen提出,用以解释他所观察到的物种恒定灭绝风险定律,即一个分类群的灭绝可能性与其存在的时间长度没有关系。这个发现与许多化石记录不符。根据化石记录显示,类群的丰度、多样性或地理范围在时间上呈“帽子”似的分布形态——分类群通常在初始期比较匮乏,中间达到高峰,末期重新又匮乏。

  芬兰赫尔辛基大学Indr liobait及同事表明,如果考虑一个分类群的扩张高峰,而不是最终的灭绝,那么就能化解这个矛盾。他们认为在某个物种高峰期限制它们的更可能是竞争相关因素,而限制其初始多样化和最终灭绝的与随机非生物效应的关系更大。这意味着在探究某个物种可能何时灭绝或是否可能灭绝时,应该考虑的不是其最终的衰退和灭绝,而是它是否度过了高峰期。

  《自然》

  细菌可创建新蛋白质及新功能

  《自然》杂志近日描述了一种既能存储又能检索非天然人造遗传信息的半合成生物体。该细菌可作为一种平台创造新的蛋白质和新功能。

  遗传密码由腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤和胸腺嘧啶四种核苷酸组成,它们成对形成DNA双螺旋的“台阶”。2014年,美国加利福尼亚斯克里普斯研究所的Floyd Romesberg及同事描述了大肠杆菌的一种半合成菌株,除了四种天然核苷酸,该菌株还含有一个扩展的遗传密码,其中包含两种非天然的核苷酸。该细菌可以维持并再生经过改造的遗传密码,但人们当时并不清楚这种非天然的核苷酸是否能用来像正常DNA一样编码蛋白质。

  现在,Romesberg及同事表明该细菌可转录和翻译非天然核苷酸(效率和天然核苷酸一样),从而合成包含非天然氨基酸的蛋白质。这个半合成生物体能够制造包含非天然氨基酸的蛋白质,而且效率较天然蛋白质并无显著差距。

  创造生物体以生成非天然的改造蛋白质是合成生物学长久以来的一个目标。该研究为科学家运用非天然氨基酸来设计新型蛋白质铺平了道路,也为创造新型疗法、塑料和其它材料指明了方向。

  《自然》

  蚊子的遗传多样性

  冈比亚按蚊和Coluzzii按蚊是非洲主要的疟疾传播者,《自然》11月30日在线发表的一项研究介绍了它们的遗传多样性。在分子水平上增进对这些物种的遗传学理解,对于最大程度延长杀虫剂的效用期限、加快制定新的传病媒介控制策略至关重要。作者认为,该成果表明在设计蚊子防控策略时应将蚊子种群较高的遗传多样性考虑在内。

  通过采用杀虫剂干预手段,疟疾的发病率和死亡率已经大幅下降,但是蚊子种群不断上升的杀虫剂抗性和其它适应性变化恐将令这些成绩得而复失。

  英国剑桥惠康基金会桑格协会的Alistair Miles及同事参与了冈比亚按蚊1000基因组项目,他们对冈比亚按蚊和Coluzzii按蚊的765个样本进行基因组测序。这些样本来自8个非洲国家的15个地点,涵盖雨林、大草原和沿海生物群区等一系列生态。作者发现单个蚊子的基因组携带170万-270万个变异等位基因,证明它们属于最具遗传多样性的真核物种。他们还在多个已知会影响杀虫剂抗性的基因中发现了最新的正向选择信号。例如,Vgsc基因的一种突变(名为“kdr”)会降低蚊子对杀虫剂DDT和拟除虫菊酯的易感性。

来源:中国科学报

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