浙江大学PNAS解析甲基化与物种形成
p53是细胞中最重要的肿瘤抑制子之一,以控制细胞命运和维持基因组稳定性著称,在细胞周期调控、DNA修复和细胞凋亡等过程中发挥着关键作用。其实p53也在生物的适应性进化中扮演了重要的角色。
浙江大学、Haifa大学等单位的研究团队最近揭示了同域物种形成中的p53适应性甲基化调控。同域物种形成理论认为,同一区域的种群可以进化出生殖隔离的新物种。这项研究发表在前不久的美国国家科学院院刊pNAS杂志上,文章通讯作者是浙江大学医学院的杜继曾教授、陈学群教授和Haifa大学的Eviatar Nevo。
多年以来,人们普遍接受的物种形成理论是异域物种形。这种理论认为物种形成是因为地理屏障(例如山脉)将种群成员分隔,使其开始独立进化。研究人员对两种毗邻而居的盲鼹形鼠(Spalax galili)进行研究,它们被认为是同域物种形成的结果。
研究显示,这两种盲鼹形鼠之间存在p53及其靶基因的差异性表达。而p53的差异性表达是其启动子甲基化造成的,启动子的甲基化差异影响了一些转录因子的结合。进一步研究表明,S. galili的这种p53差异性表达,有选择地改变了适应性的细胞周期阻滞。这项研究为S. galili的同域物种形成提供了支持,展示了表观遗传学修饰在适应性进化中的重要性。
自达尔文的《物种起源》以来生物学家们就一直在争论,没有地理隔离还能不能从共同祖先进化出不同的物种。罗彻斯特大学的科学家们发现的一个新物种,成为了同域物种形成理论的宝贵证据。这种社会性寄生的蚂蚁发现于圣保罗州立大学校园里的桉树中,会在宿主蚂蚁群体中产下有性后代,并让宿主代为养育。研究表明,寄生蚂蚁是从宿主蚂蚁中分支出来的。(更多详细信息参见:Cell子刊:新物种挑战经典进化理论)
我们知道,蝉和细胞里的两种细菌共生。这种昆虫只食用植物的汁液,它需要这些细菌为自己提供生存所需的营养。同时,这两种细菌也能舒舒服服地在蝉体内生活。这个共生圈子里每个成员的存活都彼此依赖。Montana大学研究团队发现,有些蝉实际上拥有三个共生体,而第三个共生体来自于同域物种形成。研究显示,细菌Hodgkinia分成了两个代谢相互依赖的新种。两种Hodgkinia的基因组能够完美互补,在功能上合二为一。(更多详细信息参见:Cell惊人发现:合二为一的基因组)
如果时光倒流,地球上的生物是否还会按照同样的路径进化呢?这是生物学领域一个老生常谈的问题,现在小小的竹节虫为我们提供了答案。加州许多地方的山坡上,竹节虫分为两种生态型。一种体型比较宽,生活在阔叶植物上;另一种体型比较窄,生活在一种窄叶植物上。研究人员测序了不同区域不同生态型的竹节虫,评估了那些与宿主适应性有关的基因差异。他们发现,虽然不同竹节虫能在特定环境下演化出相似的外形,但塑造这种外形的DNA改变并不相同。(更多详细信息参见:Science封面文章:进化过程是否可以重来?)
作者简介:
杜继曾 教授、博士生导师。现为国际Journal of Comparative Biochemistry and physiology (part A, B. and C)《比较生化生理学杂志》 A辑, B 辑 ,C辑,国际编委; 国际Hypoxia(低氧生理)国际学术研讨会顾问委员;国际IUpS成员;国际高原医学和低氧生理学会会员;英国内分泌学会会员;美国糖尿病研究会专业委员会会员;中国生理学会理事;中国生理学会比较生理委员会副主任;内分泌、生殖、代谢委员会委员;应用生理委员会委员;中华医学会高原医学会理事;中国动物学会比较内分泌学会理事;中国病理生理学会缺氧与呼吸委员会委员;《中国神经科学杂志》,《中国应用生理学杂志》编委。国际Trends in Comparative Biochemistry and physiology杂志 和 国际International Journal of Developmental Neuroscience 杂志编委。2005 年 “ 下丘脑 CRF 及其基因家族在高原低氧应激与适应生理中的主导性调节 ” 成果获得教育部提名国家科学技术奖分设自然科学奖二等奖( 杜继曾, 陈学群等)。
陈学群,教授,医学硕士, 理学博士。目前任中国生理学会比较生理专业委员主任委员,中国生理学会消化内分泌生殖代谢专业委员会委员,中国生理学应用生理委员会专业委员会委员,中国病理生理学会呼吸和缺氧专业委员会委员。2000年获浙江大学理学博士学位。主要从事低氧生理学,低氧神经内分泌学和高原动物比较生理学研究。作为课题附赠人承担国家基金资助的研究项目,曾获得2006年度教育部提名国家科学技术奖分设自然科学奖二等奖(为第二完成人)。
生物通编辑:叶予
生物通推荐原文:Adaptive methylation regulation of p53 pathway in sympatric speciation of blind mole rats, Spalax