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據國外媒體報導,瑞士科學家研究發現,植物中也進化出了性染色體劑量補償(dosage compensation)的證據,他們是在白色剪秋羅屬植物中發現的該現象。生物學上提到的劑量補償,是指雌性細胞中的兩條X染色體中的一條發生異固縮,失去轉錄活性,以保證了雌雄兩性細胞中都只有一條X染色體保持遺傳活性。白色剪秋羅屬植物(白花蠅子草)與人類儘管具有不同的進化路徑,但他們在某些方面的性狀是相同的:性染色體都是XX/XY系統。在同一株植物上能同時發現許多不同的獨立的雌花與雄花,這在以雌雄同體居多的高等植物中是非常罕見的。雄花具有與男性等同的X與Y染色體,雌花具有與女性一樣的兩條X染色體。在人類身上,這個染色體系統已經非常古老。經過數百萬年的進化,Y染色體已經退化,很難再具有基因遺傳功能。進化學家假設這種Y染色體上基因及基因轉錄產物大量丟失的現象為劑量補償平衡。這是在生物有機體中維持平衡的一個根本性的重要過程。在人類身上,女性的一條X染色體功能退化,因此男性的X染色體與女性剩下的一條X染色體能夠產生等量的基因轉錄產物,即RNA或者蛋白質。但是,以果蠅屬的果蠅是個外例,它雄性X染色體上的基因會復制兩遍,以平衡雌性上兩條X染色體的表達的基因產物。


X染色體的損耗這種劑量補償現像也被發現於白色剪秋羅植物上,蘇黎世聯邦理工學院科學家克勞斯·賽普(Niklaus Zemp)與亞歷克斯·威的曼(Niklaus Zemp),是生態植物遺傳學教授,他們與里昂大學的研究者合作,在遺傳研究的基礎上,首次在植物身上證明了這一現象。男性X染色體上的基因複制活動越強烈,Y染色體上基因的表達也就越弱。因此,在缺乏Y染色體遺傳信息的X染色體的補償,能讓雌雄植物的補償劑量水平相同。威的曼說:“迄今為止,劑量補償僅在動物較老的性染色體上發現”。這應該是1.5億年前產生的。白色剪羅秋植物是迄今為止首次發現這種現象的植物。


一個新的系統對於生物學家來說,這同樣意味著劑量補償在植物上僅在最近發生進化,不早於性染色體系統在有機體上的發現,它能夠發展的非常快。威的曼估計發現於白色剪秋羅屬植物的這個系統,僅有一萬年的歷史,從進化的觀點來說還非常年輕。“但是,我們的發現預示著,一萬年的時間,足夠讓劑量補償系統重新演變”。對於這項研究,蘇黎世聯邦理工學院的科學家通過最先進的測序技術,即所謂的下一代測序技術,分析了來自六個植物個體,約350億個組件的基因代碼。從而能讓基因密碼高速準確測定。


劑量補償與21三體綜合症劑量補償對生物體來說非常重要。例如,在人類卵子減數分裂時,21號染色體不分離。結果導致,分裂後的兩個個卵細胞,1個僅有1條21號染色體,另外一個有3條。“生產過剩”也就體現在了這一條染色體的盈餘上,從而導致了21三體綜合症的發生。它是一種非常罕見,卻又普遍存在的疾病。患者俱有3條21染色體,正常人僅是2條。這條染色體基因產物的過量表達引發了一系列典型的症狀。(編譯:雙螺旋)

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