克日,《科学》与《自然》杂志官网齐齐报道了一篇最新上线的论文——科学家们在野外找到一种怪异的DNA,其布局让研究人员们惊呼“前所未见”。更离奇的是,这种DNA看似还能从周围情况中的微生物里抓取基因,让它们成为本身的一部门,很有武侠小说中“吸星大法”的感受。
这种DNA被定名为“博格”,来自科幻电视剧里的邪恶种族(图片来历:Marcin Wichary,CC BY 2.0 <https://creativecommons.org/licenses/by/2.0>,via Wikimedia Commons)
本论文的通讯作者Jillian Banfield传授将这种神秘DNA定名为“博格”(Borg),来自科幻剧《星际穿越》里的邪恶外星种族。这种外星生物会同化碰着的其它生命,让自身变得越发完美。Banfield传授坦言,起名的灵感来自她热爱科幻的儿子。
“博格DNA”毕竟是什么?没有人知道谜底。Banfield传授在加州大学伯克利分校(UC Berkeley)的课题组原本想要研究能降解温室气体甲烷的古细菌,以及能传染这些古细菌,从而影响其甲烷降解本领的病毒。
Banfield传授发明“博格DNA”的进程可谓是意外收获(图片来历:Banfield传讲课题组官网)
由于古细菌多糊口在厌氧情况下,研究人员们得挖一米多深的坑才气抵达它们的居住地。随后,这些科学家把土壤样本带回尝试室做测序阐明,获取里头每一条DNA的序列,再通过计较机措施寻找个中来自病毒的DNA。
“我们的研究从一小块土壤和十万亿条DNA开始。” Banfield传授说道。
有意思的是,从她家后院得到的一份土壤样本,竟有一段超长的DNA,长度靠近一百万个碱基。这条DNA里潜伏大量基因,个中高出一半都是全新的基因。
差异的“博格DNA”含有靠近的遗传布局(图片来历:参考资料[1])
并且这种DNA有着很是非凡的布局——它们的头和尾都有近乎镜像的序列,在基因之间也有非凡的反复序列。另外,它上边尚有可供DNA启动复制的序列,表白此类DNA有举办自我复制的潜力。综合来看,这些发明表白这种DNA不是随机发生的。
通过比对,研究人员们也发明这种DNA里既含有来自古细菌的基因,也含有一些对付代谢至关重要的基因,可谓是八门五花。“博格DNA”的名字也由此而来。
知道了“博格DNA”的特性后,这支科研团队又做了大量的数据库检索,发明它普遍存在于差异地域——从Banfield传授家的后院到加州废弃的水银矿,,再到科罗拉多州的河床与地下水……研究人员们一共找到了23种潜在的“博格DNA”,个中19种与首个被发明的“博格DNA”具有一样的特性。
本文颁发在预印本网站bioRxiv上,研究人员们也等候同行评议能带来更多灵感与思考(图片来历:参考资料[1])
对付这个发明,一些微生物学家们暗示这些DNA的布局“前所未见”。从本质上看,此类DNA的官方术语叫做“染色体外元件”(extrachromosomal elements),指存在于染色体之外的遗传物质。最常见的例子就是细菌里的质粒,能让细菌反抗生素发生耐受性。
但“博格DNA”与常见的质粒对比,尺寸实在是大太多了。Banfield传授暗示,光从长度上看,它的尺寸已靠近微生物染色体长度的三分之一。
从演化的角度上看,要保持如此长的DNA,是一件吃力不奉迎的事。研究人员们揣摩,既然它们的序列中都含有来自古细菌的基因,或者这些“博格DNA”对付古细菌的保留是不行或缺的。遗憾的是,研究人员还无法在尝试室造就这些古细菌,因此无从检讨这一想法。