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为了应对环境压力,红藻从细菌中窃取基因

这是一种生长在黄石国家公园温泉里的红藻,在这张照片中呈现绿色,因为叶绿素掩盖了它们的红色色素。图:Debashish Bhattacharya/Rutgers University-New Brunswick High Res

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这是一起可能导致新燃料和清洁化学品的重大盗窃案。根据《生活》杂志上的一项研究,十种红藻从细菌中窃取了约1%的基因,以应对温泉中的有毒金属和盐胁迫。

这些被称为蓝藻的红色藻类物种,也偷取了许多基因,使它们能够吸收和处理环境中不同的碳源,以提供额外的能源,并补充它们的光合生活方式。

“偷来的基因在真核生物的作用,包括大多数生物如藻类、热议,许多人认为它并不重要,没有在他们的生物学作用,”合著者Debashish巴塔查里亚说,一位著名的罗格斯大学的生物化学和微生物学教授16不伦瑞克。“我们强大的基因组数据提供了第一个主要证据,证明这是一个错误的说法,而对一个充满挑战的环境的适应可以通过窃取基因来直接促进。”

在自然界中发现这样的现象激发了科学家们去弄清楚基因盗窃是如何发生的,他们可以利用这些自然规律在实验室中开发新的基因工程方法来造福人类。在环境与生物科学学院工作的Bhattacharya说,这可以通过设计藻类来实现,藻类可以生产燃料或化学物质来清洁污染的场所,因为蓝藻可以处理有毒化合物和砷、汞等金属。

在这项新的研究中,科学家们生成了10个Galdieria属的新型蓝藻基因组,尽管高温和高酸性条件下,它们在黄石国家公园等温泉中茁壮成长。研究的目的是确定这些藻类是否通过窃取本地预适应细菌的基因来适应它们的极端环境,这些细菌使它们能够抵抗压力。基因组分析显示,大约1%的红藻基因来自细菌。

下一步是建立基因工具来研究红藻物种,并进行更多的实验室测试,以确定它们是否如预期的那样在压力下开启细菌基因。巴塔查里亚实验室的博士生朱莉娅·范·埃滕(Julia Van Etten)最近获得了NASA颁发的为期三年的奖金,用于对蓝藻进行这些研究。

研究报告的作者包括罗格斯-新布伦瑞克大学植物生物学副教授达纳c普莱斯(Dana C. Price)、德国海因里希-海涅大学(Heinrich-Heine University)和亚利桑那州立大学(Arizona State University)的科学家。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.rutgers.edu/red-algae-steal-genes-bacteria-cope-environmental-stresses/20190717