eLife解答达尔文的“谜中之谜”
Fred Hutchinson癌症研究中心的研究人员将发酵茶叶和啤酒的两种酵母进行杂交，为人们揭示了杂交不育背后的分子机制。研究显示，酵母杂交之后迅速出现了多种生殖屏障，帮助划清种属之间的界限。这项研究使用了非洲人酿造啤酒的粟酒裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe），及其近亲红茶菌（S. kombucha），红茶菌是功夫茶的常见成分。
上述两种酵母都属于裂殖酵母，而且DNA水平上的相似度达到了99.5%，但它们的杂交后代往往是不育的。Dr. Sarah Zanders领导研究团队找到了这一现象背后的原因，并将这一成果发表在本月的eLife杂志上。
研究显示，酵母杂交能够形成可存活的二倍体。这样的二倍体有能力完成减数分裂，但它们很难生成有活力的配子。研究人员发现，这种不育现象的快速出现有两个主要的原因。首先，基因组重排限制了杂交后代，使其较难拥有一套完整的基因。其次，有三个减数分裂驱动基因，严重降低了杂交后代的生育能力。
减数分裂驱动基因是“自私的基因”，它们在有性生殖的过程中作弊，以增加自己的传递机会，实现在种群中的延续和传播。Zanders及其同事发现，酵母中有三种独立起作用的减数分裂驱动基因，能够通过某种途径杀死没有遗传到它们的细胞。这三个基因共同起作用，几乎完全剥夺了杂交后代的生育能力。
“类似的基因组结构改变和减数分裂驱动基因，在其他生物中（包括人类）也很常见，” Zanders说。“但裂殖酵母特别适合于研究这样的生物机制。”
研究显示，亲本酵母与其杂交后代存在着很大的差异，尤其是它们出现非整倍体和异常染色体构型的倾向性。这样的非整倍体现象在人类癌症中很常见，同时也是一些出生缺陷的致病因素（例如唐氏综合症）。“我们开发的酵母模型可以成为理想的工具 ，帮助人们揭示非整倍体倾向背后的分子基础，”Zanders说。
“物种的形成机制是生物学领域最吸引人的问题之一，达尔文将其称为‘谜中之谜’（mystery of mysteries）。我们这项研究大大增进了人们对物种形成机制的理解，有助于完全解析杂交不育背后的遗传学基础，”Malik说。“另外，使用这些发现来研究染色体功能紊乱和人类疾病也是很有前景的。”
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