在果蝇体内发现了迄今为止最大的细菌到动物的基因转移！

果蝇的基因组不仅仅是由果蝇的DNA组成的——至少对一种果蝇来说是这样。马里兰大学医学院(UMSOM)基因组科学研究所(IGS)的一项新研究表明，一种果蝇含有一种细菌的全部基因组，使这一发现成为迄今为止发现的最大的细菌向动物遗传物质转移。这项新研究还阐明了这是如何发生的。

在UMSOM和IGS的微生物学和免疫学教授Julie Dunning Hotopp博士的带领下，IGS的研究人员使用了新的基因长读测序技术，展示了8000年前来自细菌Wolbachia的基因是如何融入苍蝇基因组的。

研究人员表示，他们的发现表明，与达尔文雀或孟德尔豌豆不同，基因变异并不总是小的、递增的和可预测的。

科学家芭芭拉·麦克林托克在20世纪40年代首次发现了“跳跃基因”，即那些可以在其他物种基因组内移动或转移到其他物种基因组中的基因。然而，研究人员继续发现它们在进化和健康中的重要性。

邓宁·霍托普博士解释说:“我们以前没有技术明确地证明这些基因组中的基因组显示了如此广泛的横向基因从细菌转移到苍蝇。”“我们使用了最先进的长读基因测序技术，做出了这一重要发现。”

这项新研究发表在《当代生物学》6月刊上。

在过去，研究人员必须将DNA分解成短片段，以便对其进行测序。然后，他们需要像拼图一样将它们组合起来，来观察一个基因或DNA片段。然而，长读测序技术允许对超过10万个DNA字母进行测序，将一个100万块的拼图变成一个为幼儿设计的拼图。

除了长时间的读取，研究人员还验证了整合的细菌基因和宿主果蝇基因组之间的连接。为了确定细菌基因是否具有功能性，而不仅仅是DNA化石，研究人员对果蝇的RNA进行了测序，专门寻找从插入的细菌DNA模板中生成的RNA副本。他们发现，细菌基因被编码成RNA，并被编辑和重新排列成新修饰的序列，这表明遗传物质是有功能的。

对这些独特序列的分析显示，细菌DNA在过去的8000年里融入了果蝇的基因组——完全是在4号染色体中——扩大了染色体的大小，占4号染色体的20%左右。全细菌基因组整合支持基于dna而不是基于rna的整合机制。

研究人员发现，一种普通细菌沃尔巴克氏体的完整细菌基因组转移到了果蝇的基因组中。他们还发现了一个几乎完整的第二基因组，甚至更多，其中有一些细菌基因组区域的近10个拷贝。

“一直有一些人对横向基因转移持怀疑态度，但我们的研究第一次清楚地展示了沃尔巴克氏体DNA整合到果蝇基因组中的机制”。

“这项新研究展示了基础科学最好的一面，”E. Albert Reece说，“它将有助于我们对进化的理解，甚至可能帮助我们理解微生物是如何促进人类健康的。”

沃尔巴克氏体是一种细胞内细菌，可以感染多种昆虫。沃尔巴克氏体通过母系雌性卵细胞传播其基因。一些研究表明，这些感染比寄生感染更具有互惠性，使昆虫具有一些优势，例如对某些病毒的抵抗力。

果蝇的测序时间仅比人类基因组早三年，由于果蝇与人类基因有大量相似之处，果蝇长期以来一直被用于基因组研究。事实上，导致人类疾病的75%的基因也可以在果蝇中找到。