在我们对城市如何开始崛起的理解中，有很多空白

在科学中，就像在生活中一样，时间就是一切。

教授这是当卡桑德拉Extavour机体进化生物学和分子和细胞生物学,着手了解水平基因转移的过程,通过基因之间没有有性生殖生物——可能负责一个基因的组成的一部分,被称为奥斯卡·,发挥了至关重要的作用的一些昆虫的生殖细胞。

在过去的十年里，Extavour向研究生推销这个项目的次数超过了十次。他们会对这个想法进行调查，但最终认为它过于复杂和笨拙。

进入狮子座他们。

作为分子、细胞和有机体(MCO)项目的一年级研究生，Blondel能够提供迄今为止最有力的证据，证明奥斯卡实际上至少有一部分来自细菌基因组。研究结果发表在eLife杂志上的一篇论文中。

布朗德尔说:“我认为，这肯定会把球从原来的位置向前推进，也就是我们根本没有任何线索。[我们的发现]基本上是说，这些证据表明，某些事情似乎很有可能发生。”“而且它确实提高了对这种特殊基因的理解。在进化过程中，这种特殊的基因不知从何而来，仅在4.8亿年的时间里就成为了昆虫繁殖过程中最重要的基因之一。人们一直在问:这种基因从何而来?”

为了回答这个问题，Blondel进行了一项系统发育分析——这是证明水平基因转移的黄金标准——结果显示，奥斯卡在昆虫中的部分序列实际上与在细菌中发现的序列关系最为密切。

这一发现为长期以来令生物学家着迷的一种基因提供了新的解释。

“这个基因对研究生殖细胞的人来说非常有趣，因为如果你的基因发生了突变，你的显型就是没有生殖细胞，”Extavour说。“它最初是在果蝇身上发现的，在果蝇胚胎的一个角落里表达，也就是生殖细胞形成的地方。”

后来的研究表明，奥斯卡本身就足以产生功能性生殖细胞，即使在今天，也没有其他基因证明这一点。

“但是关于奥斯卡，有一件事一直很神秘，那就是它是从哪里来的，”Extavour说。“几十年来，它只在果蝇中发现，然后在几只蚊子和一只黄蜂中发现。几年前，我们在蟋蟀身上发现了它，从那以后，我们又发现了很多其他的例子，但它们都是昆虫。

“当我们观察基因序列时，它看起来和周围的任何东西都不一样，”她继续说。“但如果我们仔细观察，就会发现有两个领域与我们在其他生物体中看到的类似。一个叫做莲花域，另一个叫做OSK——oskar的缩写。莲花结构域看起来像人们在许多真核生物蛋白质中发现的东西，但OSK最相似的不是来自任何动物或真核生物的序列，而是来自细菌的序列。”

Extavour想知道，一个蛋白质的这两个独立部分，是否真的是来自两个不同的来源?

“我想，‘如果这是真的，那么，因为我们不认为动物和细菌会相互繁殖，那就必须通过水平基因转移来实现，’”她说。

然而，要找到证据却困难得令人沮丧。

Extavour首先提出这个想法在2008年研究生,但他很快意识到这个项目将是一个很多应对,因为分析需要收集所有可能与奥斯卡·有关的序列,然后使用统计分解是否和他们是如何相关的。

“问题是奥斯卡的进化速度比一般的基因快，”Extavour说。“这意味着很难明确地识别出可能是奥斯卡亲属的序列，因为它们变化得太快了。”

几年后，另一名研究生Extavour说，她发现了这个项目。她建议，与其寻找整个序列似乎与奥斯卡相关的基因，不如寻找序列与LOTUS或OSK域相似的基因。

Extavour说:“她能够从其他昆虫中辨认出大约100个新的可能的亲戚，而我们之前并不知道它们有奥斯卡。”

然而，这个项目再次陷入停滞，因为学生意识到，在她完成学位期间，这个项目太庞大了。

后来，Extavour把这个项目带给了Blondel，他记得自己很感兴趣，但对这个想法并不感到惊讶。

“对我来说，已经有足够的证据开始形成一种假设，即情况可能就是这样，”他说。“这需要更多的工作，但想法已经有了。但我对她说的一件事是，我不知道如何证明这一点。”

然而,他们去上班,可以添加另一个50可能亲戚之前的清单创建一个系统发育分析,结果显示,虽然LOTUS域可能相关类似的序列中发现其他动物蛋白质,商船领域很可能与细菌序列。

分析并没有就此结束。此外，有证据表明，昆虫和细菌的基因序列具有相同的“口音”。

Extavour说，这种口音与细菌和昆虫的基因如何使用密码子有关，密码子是DNA的三碱基片段，编码特定的氨基酸。

但是，就像说话的口音一样，使用密码的特征可能会随着时间的推移而消失，并且考虑到奥斯卡基因的年龄——科学家们认为它大约有5亿年的历史——Extavour说，她和Blondel并没有期望检测到多少，如果有的话。

尽管如此，这两个人测量了在奥斯卡基因中四种不同的密码子使用方式，虽然其中三种没有发现差异的证据，但有一种确实表明OSK结构域与基因的其他部分不同。

Extavour和Blondel甚至还提出了一个关于外来OSK序列可能来自哪里的假设。

“我们注意到，许多序列似乎与OSK结构域密切相关，这些序列来自细菌，有时是内共生细菌——生活在昆虫体内的细菌，”Extavour说。“有许多昆虫的内共生生物不仅生活在动物体内，它们还生活在细胞的细胞质中……不是任何细胞，而是生殖细胞。”

“研究最好的昆虫内共生生物之一被称为沃尔巴克氏体(Wolbachia)，它生活在生殖细胞的细胞质中，从细菌到昆虫水平基因转移的一些最好的记录的例子来自沃尔巴克氏体，”她继续说。“所以如果你生活在含有下一代DNA的细胞里，也许你的一些DNA可以进入生殖细胞核，现在你正在为下一代的基因组做贡献。”

虽然这篇论文对昆虫繁殖至关重要的基因提供了重要的见解，但布兰德尔希望它能给其他生物学家提供一种新的方法，在其他基因中发现类似的见解。

他说:“这篇论文是我们能收集到的最好证据，证明这是最可能的情况，但是我们不能证明这是至少4亿5千万年前发生的事情。”“但对我来说，这篇论文最重要的信息之一是，也许是时候换个角度看问题了，因为我们可能完全忽略了一些东西，而这些东西可能会改变我们对生物学的理解。”目前还没有工具来扫描这个问题——没有人在研究基因的结构域粒度。”

这项研究得到了哈佛大学的资助。

新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://news.harvard.edu/gazette/story/2020/06/new-research-explores-horizontal-gene-transfer/