古老基因的重生:你知道古代物種如何影響現代基因庫嗎?

在遺傳學上,基因的傳承不僅僅是父母的遺傳,還涉及跨物種間複雜的基因流動,其中引入基因的過程稱為「內交」(introgression)。這一過程不僅展示了物種間的基因融合,甚至影響了當前的基因庫,成為現代物種進化的一部分。不論是植物、動物還是人類,內交均是一種能顯著豐富基因變化的重要方式。

內交是一個長期的過程,儘管是人工操作,可能需要多代的雜交,才能顯現出明顯的回交結果。

內交的定義與重要性

內交,或稱為內交雜交,是指一個物種的基因通過多次的回交(backcrossing)傳遞到另一個物種的基因池中。這一過程的結果,通常是適應性強的特徵,有助於提高接受種的生存適應能力。在此過程中,已經滅絕物種的基因可能會在現代物種的基因組中留下痕跡,這種現象被稱為「幽靈內交」(ghost introgression)。

變化的來源

內交被認為是自然種群中重要的遺傳變異來源,它可促進適應性演化,甚至引發適應性輻射。內交的影響不僅限於雜交區,還可能因偶然、選擇或雜交區的變動而出現。無論是在動植物中,還是在人類基因中,內交的存在都能見到其顯著影響。例如,內交可能將野生動物的基因導入家養動物中,這為目前家養物種的多樣性提供了基因基礎。

研究顯示,根據紐約大學阿布達比基因組與系統生物中心的基因組學研究,北非的馴化棗椰樹品種中,約5-18%的基因組來自於野生的克里特棕櫚樹。

數個引人注目的例子

人類

有強有力的證據顯示,尼安德特人和丹尼索瓦人基因已經進入現代人類的基因庫中,這不僅是基因融和的結果,還可能影響了我們的生理特徵。

鳥類

鴨子中的斑鴨,極有可能與其他鴨子物種進行雜交,甚至導致某些鳥種的遺傳身份消失。在新西蘭和澳大利亞,野生的太平洋黑鴨因與斑鴨交配而顯著減少。

蝴蝶

在蝴蝶屬的赫利科尼乌斯(Heliconius)中,內交導致了色彩模式的模擬。研究者觀察到,在H. melpomene amaryllis和H. melpomene timareta之間存在約2%到5%的內交,並不隨機出現,而是在具有關鍵模擬基因位置的染色體上顯著增加。

植物

在某些植物物種中觀察到內交的情況,例如南路易斯安那州的一種虹藍花被研究,證明了其混合變異體的適應能力提升。

內交系統與物種融合

一個「內交系統」(introgression line, IL)是指通過重複回交獲得的野生親緣種基因材質的作物物種。例如,蘇拉諾番茄的內交系統涵蓋了其野生親緣種的完整基因組,並可以用於研究和創造新的品種,將外來性狀引入作物中。

物種融合是一種極端的內交形式,導致兩個不同物種或種群的合併,最終在該地區替代或取代父代物種。這一過程可能在物種剛剛分化時就已發生,尤其是在生殖障礙較少的情況下。

內交不僅發生在自然界中,也成為農業育種中的一個重要工具,藉此能夠介紹新的性狀以提高作物的健壯性與適應力。

在我們的基因庫中,古代物種的影響顯而易見。隨著基因研究的深入,我們是否能更好地理解這些古老基因為當前物種所帶來的意義呢?

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