米乐m6官方网站[理事长:吉川博之](以下简称“AIST”)生物功能工程研究部[所长:空龙夫]正在与东京大学[校长:佐佐木毅]合作消灭豆类害虫小豆象甲虫。染色体里面有大微生物基因组片段已进入。这种微生物是一种称为沃尔巴克氏体的共生细菌,它具有生活在昆虫细胞内的特性。这项研究的结果将导致从微生物到高等生物的转变。水平基因转移自然界中实际发生的情况已经被证明。
这一发现表明,甚至包括人类在内的高等生物体也可能能够从肠道或环境中存在的微生物中获取基因,或者以寄生虫或共生体的形式共存。换句话说,这是一项新发现,将对从基础生物学到应用生物学的广泛生物领域产生影响,包括生物进化中需要考虑的因素、理解与病原体和寄生虫的相互作用,甚至使用转基因生物时的风险评估,是一项引起国际广泛关注的成就。
该成果发表在《美国国家科学院院刊》(美国国家科学院院刊,美国) *”(2002 年 10 月 29 日发布)。
本研究项目得到了生物产业技术研究振兴机构(IIKEN)[理事长:堤秀隆]实施的“新技术、新领域创造基础研究推进事业(青年研究人员支援)”(选定题目:“微生物对昆虫生殖控制机制的阐明与利用”)的资助。
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小豆象甲在小豆上产卵。 这种小甲虫的 X 染色体上有共生细菌沃尔巴克氏体的基因组片段。
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*转移至宿主昆虫 X 染色体的沃尔巴克氏体内共生体基因组片段
近藤夏子、Naruo Nikoh、Nobuyuki Ijichi、Masakazu Shimada 和 Takema Fukatsu
14280-14285 PNAS 2002 年 10 月 29 日第 99 卷第 22 期
[在线突发新闻版(http://wwwpnasorg/cgi/reprint/222228199v1) 2002 年 10 月 17 日】
微生物基因组分析的最新进展表明,细菌之间的水平基因转移发生的频率和动态比之前想象的要高得多。众所周知,跨物种边界的水平基因转移在导致医院感染的多重耐药细菌的传播和致病性进化中发挥着重要作用,例如大肠杆菌 O-157。
那么,包括人类在内的高等生物会发生什么呢?尽管各种研究人员提出了这种可能性,但迄今为止尚未发现动物或其他多细胞生物体内水平基因转移的可靠证据。
长期以来,人们一直认为,如果水平基因转移发生,它更有可能发生在具有内共生或寄生关系的生物体之间,其中细菌和宿主的遗传物质总是在同一细胞内共存。然而,没有研究人员能够真正证明如此有吸引力的想法。
10675_10789种群生态这项研究是双方密切、有机合作的结果。真正独立完成这项研究主要部分的人是东京大学研究生院艺术科学研究生院研究生今户夏子。本研究项目得到了生物产业技术研究振兴机构(IIKEN)[理事长:堤秀隆]的“新技术、新领域创造基础研究推进事业(青年研究人员支援)”(选定标题:“微生物对昆虫繁殖控制机制的阐明与利用”[首席研究员武真深津)]的资助。
据透露,一种微生物的大基因组片段嵌入在被称为豆科害虫的小豆象甲虫的染色体中。这种微生物是一种名为沃尔巴克氏体的共生细菌,专门生活在昆虫细胞内,并以其以自私的方式操纵宿主昆虫繁殖的能力而闻名。这项研究的结果提供了世界上第一个明确的证据,证明从微生物到高等生物的水平基因转移确实发生在自然界中。
这一发现值得注意的地方是
1) 什么被认为是最近发生的水平基因转移
2) 来源微生物已被鉴定为共生细菌沃尔巴克氏体
3) 大型细菌基因组片段的转移
4) 转移的细菌基因组的结构极其保守
5) 细菌基因组的转移目的地已被确定为小豆象甲的X染色体
6) 因此,可以详细分析水平基因转移的进化和分子过程
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这一发现表明,甚至包括人类在内的高等生物体也可能能够从肠道或环境中存在的微生物中获取基因,或者以寄生虫或共生体的形式共存。换句话说,可以说,这些新知识对从基础生物学到应用生物学的广泛生物学领域产生了影响,包括生物进化中需要考虑的因素、理解与病原体和寄生虫的相互作用,甚至是使用转基因生物时的风险评估。
今后,我们将集中精力分离已转移到小豆象甲染色体上的沃尔巴克氏体基因组全长片段并确定其结构。基于这些数据,我们预计将能够了解“基因转移发生了什么样的进化过程?”和“基因转移的具体机制是什么?”此外,通过识别转移片段上的所有细菌基因并研究其表达模式和功能,我们将探讨水平基因转移影响高等生物功能的可能性。
通过这种方式获得的结果不仅将导致对水平基因转移和共生进化的更深入理解,而且有可能导致开发新的基因操作方法和害虫消灭方法。