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进化中的救赎:多倍体和异倍体存在的合理性

已有 5432 次阅读 2008-12-16 07:17 |个人分类:科学2.0|系统分类:科研笔记|关键词:学者| 多倍体, 选择, 进化, 染色体, 异倍体

    多倍体和异倍体常常在一些有缺陷的细胞、肿瘤细胞以及特殊环境刺激的细胞中出现。这种异常的染色体为什么会出现,它们的出现是细胞死亡的前兆还是进化的号角?此中的机理,科学家们也非常感兴趣。最近Cell上的一篇文章中(Rancati et al., 2008 )就对这种机制进行了探讨。他们利用MYO1基因缺陷(导致有丝分裂后原浆移动失败,具有致死性)的出芽酵母菌进行约400代的培养(短期进化),发现幸 存的酵母菌株中出现了不少多倍和异倍染色体(当然,点突变什么的也会有,但是很少,基本可以忽略不计)。关于多倍体和异倍体形成机制,在以往的研究中都有 提到,这里暂时不谈。那么要问的是,为什么异常染色体体形成后,细胞存活下来了呢?该文章的作者发现这些多倍体细胞可以借助于高表达某些基因(染色体内容 物增加了,相应基因也能成一定关系增加,也就有更多的基因被表达了吗?)通过旁路途径实现原浆移动。虽是另类的原浆移动,但结果总算能让细胞完成了分裂, 得以继续繁衍生息下去。异倍体对细胞的进化选择同样重要,它的出现使细胞染色体内容物的原有比例发生了变化,这种变化也许就能给细胞创造一线生机。

染色体变异与进化


   点突变等温和形式的突变需要长时间的累积才能发生基因型的改变,这显然无法满足细胞在短时间内(400代)实现自救的需求。而多倍体和异倍体的出现,显然 要比点突变等来得激进和迅猛,在短时间内就能帮助细胞摆脱困境。虽然这种激进的帮助本身也增加了细胞产生更多缺陷的机会,但是只要有一部分能活下来,它们 就能继续繁殖,成为自然选择的宠儿。这样一来,在严酷的生存环境中,壮士断臂或饮鸩止渴就显得非常有必要。DNA修复中的SOS机制也颇有这种味道。

   那么这些多倍体和异倍体的细胞形成后,又是如何继续进化的呢?它们会继续保持原有的染色体组成吗?还是会通过某些途径来改头换面,重新变成正常倍数的染色 体呢?如果是前者,那么是不是意味着随着进化的脚步,细胞染色体的倍数将越来越多呢?那么十倍体细胞的祖先是不是一定就在进化树的根部呢?如果是后者,那 么我们显然不能用染色体的倍数来估算进化进程,那么染色体又是如何回复原状的呢?如果两者兼而有之,那情况就更加复杂了。

   异常染色体的存在让人联想到黑格尔的一句名言“存在即是合理”,它给很多不解之谜找到了安身之处,也使我们对未知事物的恐惧感得到了释放,但是我们也应该 意识到,同样是这句话,也会抹杀人类探索大自然的好奇心。所以我们最好换个角度思考--即“合理才能存在”。只有在追问合理性的道路上,我们才能在探索未 知世界的过程中走得更远。

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