研究发现植物也进化出性染色体剂量补偿的证据 _科学

科学家首次发现雌性白花蝇子草“性染色体”也有一条处于失活状态
瑞士科学家研究发现，植物中也进化出了性染色体剂量补偿(dosage compensation)的证据，他们是在白色剪秋罗属植物中发现的该现象。生物学上提到的剂量补偿，是指雌性细胞中的两条X染色体中的一条发生异固缩，失去转录活性，以保证了雌雄两性细胞中都只有一条X染色体保持遗传活性。
白色剪秋罗属植物（白花蝇子草）与人类尽管具有不同的进化路径，但他们在某些方面的性状是相同的：性染色体都是XX/XY系统。在同一株植物上能同时发现许多不同的独立的雌花与雄花，这在以雌雄同体居多的高等植物中是非常罕见的。雄花具有与男性等同的X与Y染色体，雌花具有与女性一样的两条X染色体。
在人类身上，这个染色体系统已经非常古老。经过数百万年的进化，Y染色体已经退化，很难再具有基因遗传功能。进化学家假设这种Y染色体上基因及基因转录产物大量丢失的现象为剂量补偿平衡。这是在生物有机体中维持平衡的一个根本性的重要过程。
在人类身上，女性的一条X染色体功能退化，因此男性的X染色体与女性剩下的一条X染色体能够产生等量的基因转录产物，即RNA或者蛋白质。但是，以果蝇属的果蝇是个外例，它雄性X染色体上的基因会复制两遍，以平衡雌性上两条X染色体的表达的基因产物。
X染色体的损耗
这种剂量补偿现象也被发现于白色剪秋罗植物上，苏黎世联邦理工学院科学家克劳斯·赛普（Niklaus Zemp）与亚历克斯·威的曼（Niklaus Zemp），是生态植物遗传学教授，他们与里昂大学的研究者合作，在遗传研究的基础上，首次在植物身上证明了这一现象。男性X染色体上的基因复制活动越强烈，Y染色体上基因的表达也就越弱。因此，在缺乏Y染色体遗传信息的X染色体的补偿，能让雌雄植物的补偿剂量水平相同。威的曼说：“迄今为止，剂量补偿仅在动物较老的性染色体上发现” 。这应该是1.5亿年前产生的。白色剪罗秋植物是迄今为止首次发现这种现象的植物。
一个新的系统
对于生物学家来说，这同样意味着剂量补偿在植物上仅在最近发生进化，不早于性染色体系统在有机体上的发现，它能够发展的非常快。威的曼估计发现于白色剪秋罗属植物的这个系统，仅有一万年的历史，从进化的观点来说还非常年轻。“但是，我们的发现预示着，一万年的时间，足够让剂量补偿系统重新演变” 。
对于这项研究，苏黎世联邦理工学院的科学家通过最先进的测序技术，即所谓的下一代测序技术，分析了来自六个植物个体，约350亿个组件的基因代码。从而能让基因密码高速准确测定。
剂量补偿与21三体综合症
剂量补偿对生物体来说非常重要。例如，在人类卵子减数分裂时， 21号染色体不分离。结果导致，分裂后的两个个卵细胞，1个仅有1条21号染色体，另外一个有3条。“生产过剩”也就体现在了这一条染色体的盈余上，从而导致了21三体综合症的发生。它是一种非常罕见，却又普遍存在的疾病。患者具有3条21染色体，正常人仅是2条。这条染色体基因产物的过量表达引发了一系列典型的症状。
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