科学家:2021年最精彩的基因研究

来源：中国生物技术网2022-01-01 21:00

近日，《The Scientist》杂志评选出了2021年最受欢迎的基因研究。从生态学到医学，遗传学和基因组学研究在生命科学各个方面的重要性不断扩大。今年许多对灭绝物种的遗传学研究都涉及到了用DNA进行回顾的主题。这是因为一个物种的进化史是由它的A、C、T、g四个碱基组成的，这类研究的挑战在于为“读历史故事”开发必要的技术和计算能力。这两方面的最新进展如下

近日，《The Scientist》杂志评选出2021年最受欢迎的基因研究，从生态学到医学，生命科学各方面研究的重要性不断扩大。

灭绝物种

今年的很多学术研究都涉及到了用DNA复习的话题。这是因为一个物种的进化史是由它的A、C、T、g四个碱基组成的，这类研究的挑战在于为“读历史故事”开发必要的技术和计算能力。这两个方面的最新进展为基因组研究开辟了许多新的途径，包括从古代杂交中检测残留DNA的能力。在很多情况下，基因序列的拥有者仍然隐藏在历史中，只有零散的基因片段显示出它们的存在。

加州大学圣克鲁斯分校的进化生物学家贝丝夏皮罗说：“尽管如此，这些基因组‘幽灵’仍然为我们提供了‘观察化石记录的另一种方式’。”它们帮助科学家了解过去物种是如何相互作用的，它们是如何适应新的或不断变化的环境的，以及是什么使它们今天独一无二。

环境DNA可以从空气中提取

随着测序技术越来越便宜，工具在资金不足的情况下进入了环保、生态等生物科学领域。DNA分析可以向科学家展示濒危物种如何适应威胁，探索消费品和重大生态事件的可持续性。环境脱氧核糖核酸甚至可以揭示一个地区存在哪些物种。

2021年，伦敦大学玛丽女王学院的研究人员证明，漂浮在空中的哺乳动物DNA可以被收集并测序。

德克萨斯理工大学的生态学家马克约翰逊没有参与这项研究，他说：“这确实是第一次使用空气样本来研究哺乳动物，这非常令人兴奋。”他补充说，“我们已经了解到空气中的DNA比我们最初想象的要普遍得多，我认为这篇论文为拓展新领域打开了大门。”

马克约翰逊以前用空气中的脱氧核糖核酸来研究植物。

早期生活压力通过以下方式产生长期影响

今年，几份报告研究了遗传变异的医学影响，包括对精神健康和心血管疾病的影响。然而，基因组的可逆变化也会对个体健康产生重大影响。

今年发表的一项小鼠研究表明，多囊卵巢综合征(不孕的主要原因)可以遗传给后代。今年3月的一项研究发现，童年时期的压力会留下持久的表观遗传印记，导致基因表达的修正，这种情况将持续到成年。这些变化似乎是由Dot1l等关键基因驱动的。研究人员已经表明，抑制这种基因产生的酶的药物可以逆转这种明显的效果。

没有参与这项研究的加州大学欧文分校的神经科学家和发育神经生物学家Tallie Z. Baram说：“这是一项伟大的研究，因为它真正促进了我们理解早期生活中发生的事件如何在大脑中留下持久的特征，从而影响成年后的行为。”

动植物水平基因转移的首次报道

研究的基础是了解基因是如何产生的。虽然水平基因转移在中国非常普遍，但长期以来被认为在后生动物中完全不存在。然而，研究人员对整个基因组的研究越详细，就能发现越显著的物种间甚至跨物种基因交换的案例。

当中国农业科学院的研究人员研究白粉虱从有毒植物中觅食的基础时，他们发现这些昆虫在大约3500万年前不知何故“偷走”了植物的解毒基因。科学家怀疑病毒有助于宿主植物和昆虫之间的基因转移，这对粉虱的生存有如此大的影响，以至于它们一代一代地传递它，并保留了基因。

没有参与这项研究的佛罗里达大学植物生物学家帕梅拉索尔蒂斯(Pamela Soltis)说：“这项研究的结果提出了一些有趣的问题，包括“这种基因转移过程在食草动物对植物化学物质产生抗性的过程中常见吗？"

增强子：保守活性，改变序列

今年有一些报道聚焦于科学研究的细节，包括双向启动子、人类细胞细胞质中的DNA合成以及如何影响翻译。11月，一篇专题文章深入探索了增强子的世界：当被转录因子结合时，调控序列可以加速转录。研究人员发现，尽管这些因子进化很快，但它们与转录蛋白相互作用的能力保持了数亿年。这就让人好奇，在基因发生变化的情况下，这些功能是如何维持的？

英国欧洲分子生物学实验室欧洲研究所的计算生物学家保罗弗利切克说：“这真的很复杂，当然也很有趣。”

鞭毛虫的基因组结构不同于任何其他已知物种。

许多物种的基因组与研究人员预期的不同。有替代代码的病毒和没有质体的藻类。2021年，一个国际研究小组报告称，至少有一些珊瑚共生体以一种完全独特的方式储存它们的DNA:它们的染色体是棒状的，而不是X形的。

该研究的作者、沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学的功能科学家曼努埃尔阿兰达(Manuel Aranda)说：“它们不符合我们对真核生物的理解，包括它们如何构建染色体和基因组，以及它们如何调节转录。这种奇怪的形状似乎是由转录需求驱动的，可能是调节基因表达的一种手段，但要了解这些奇怪的基因组，还需要更多的研究。”(100yiyao.com)

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