知新速递：科学家发现不依赖基因通报的新的进化模式

我们都知道，进化和自然选择是在DNA层面上举行的，由于基因会发生突变，遗传特征要么会一直存在，要么会随着时间的推移而丢失。可是现在，科学家们认为进化可能发生在一个完全差别的尺度上，不是通过基因通报，而是通过粘附在它们外貌的分子通报。

这些被称为甲基的分子会改变DNA的结构，并能开启和关闭基因。这种改变被称为“表观遗传修饰”，意味着它们泛起在基因组的“上方”或“顶部”。包罗人类在内的许多生物的DNA中都有一些甲基，但像果蝇和蛔虫这样的生物，在进化历程中却丢失了所需的基因。

而另一种生物“C. neoformans（新型隐球菌）”，在约莫5000万到1.5亿年前的白垩纪时期也丢失了甲基化的关键基因。但值得注意的是，以现在的形式，这种真菌的基因组上仍然有甲基。凭据最新的研究，现在科学家们建设了一个理论，认为正是由于新的进化模式，才使得“C. neoformans”能够继续举行表观遗传编辑长达数千万年。

研究团队的科学家表现，项目团队开展对“C. neoformans”的研究，主要是希望更好地相识酵母菌如何导致人类真菌性脑膜炎，而并没有期望能发现一个守旧得很好的进化秘密。

“C. neoformans” 这种真菌往往会熏染免疫系统懦弱的人，会导致约20%的艾滋病毒/艾滋病相关死亡。研究人员花了大量的时间来挖掘“C. neoformans”的遗传密码，寻找资助酵母入侵人类细胞的关键基因。当获悉这种基因物质带有甲基时，研究小组感应很是惊讶，他们决议就此深入开展研究。

在脊椎动物和植物中，细胞在两种酶的资助下向DNA中添加甲基。第一种被称为“重新甲基转移酶”，将甲基基团粘在未修饰的基因上。这种酶在螺旋状DNA链的每一半上都加入了相同模式的甲基，缔造出一个对称的设计。在细胞破裂历程中，双螺旋展开并从配对的两部门中构建两条新的DNA链。这时，一种叫做“维持甲基转移酶”的酶突然泛起，把原来链上的所有甲基基团复制到新形成的半链上。

科学家们通过视察现有的进化树来追溯新物种的历史，发现在白垩纪时期，酵母的祖先同时拥有DNA甲基化所需的两种酶。可是在这条线上的某个地方，“C. neoformans”失去了制造重新甲基转移酶所需的基因。没有这种酶，有机体就不能再在DNA中添加新的甲基了，它只能用它的维持酶来复制现有的甲基。

从理论上讲，纵然是单独事情，这种维持酶也可以使DNA无限期地笼罩在甲基群中（如果它每次都能发生一个完美的拷贝的话）。

研究小组发现，实际上，这种酶在每次细胞破裂时都市堕落，并失去甲基的踪迹。在有盖造就皿中造就时，新生“C. neoformans”细胞偶然会随机获得新的甲基群，这与DNA中的随机突变类似。然而，细胞失去甲基群的速度比获得新甲基群的速度快20倍。

研究小组预计，在约莫7500代内，每一个甲基都市消失，使得维持酶无法复制。思量到“C. neoformans”繁殖的速度，这种酵母在约莫130年内就应该会失去所有的甲基。相反，它却保留了数千万年的表观遗传编辑。

因为损失率高于获得率，如果没有保持甲基化的机制，随着时间的推移，系统将逐步失去甲基化。所以，这种机制是自然选择。换句话说，只管“C. neoformans”获得新甲基群的速度比失去新甲基群的速度慢得多，但甲基化极大地提高了有机体的“适应性”，这意味着它可以打败甲基化水平较低的个体。“合适”的个体比甲基少的个体占优势，因此，甲基化水平在数百万年里一直保持较高水平。可是这些甲基群能给新物种带来什么样的进化优势呢？科学家认为，它们可能会掩护酵母的基因组免受潜在的致命伤害。

转座子，也被称为“跳跃基因”，可以随心所欲地在基因组中跳来跳去，并经常把自己插入很是不利便的地方。例如，转座子可以跳跃到细胞生存所需的基因中心，谁人细胞可能会失灵或死亡。幸运的是，甲基可以抓住转座子并将其牢固。科学家说，可能是“C. neoformans”维持了一定水平的DNA甲基化，以控制转座子。

科学家增补说，没有一个单独的（甲基化）位点特别重要，可是“在进化的时间尺度上”选择了转座子上甲基化的总体密度。这在我们的基因组中，可能同样如此。

许多未解之谜仍然围绕着“C. neoformans”的DNA甲基化。凭据一项研究，除了在DNA链之间复制甲基基团外，当涉及到酵母如何导致人类熏染时，维持甲基转移酶似乎是重要的。如果酶不完整，有机体就不能有效地侵入细胞。科学家很奇怪，为什么有效熏染需要它。

这种酶还需要大量的化学能才气发挥作用，而且只能将甲基复制到复制DNA链的空缺部门。相比之下，凭据一项研究陈诉，其他生物体内的这种酶不需要分外的能量就能发挥作用，有时还会与没有任何甲基的裸DNA相互作用。

不管怎样，进一步的研究将展现甲基化是如何在“C. neoformans”中起作用的，以及这种新发现的进化形式是否会泛起在其他生物体中。

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