Science：揭示骡子为什么不能繁殖

只有正确的组氨酸基因才能够让水芹种子发育。
（图片提供:Olivier Loudet/INRA）
大自然自有一套规律能够保持物种的独立：大多数杂种有机体——例如骡子和狮虎——都是不能繁殖的。然而隐藏在这种现象背后的机制却一直没有搞清，如今，科学家相信，他们已经抓住了导致这一切的遗传因素。
为更多地了解是什么原因导致物种分离，以及新物种是如何形成的，巴黎市法国国立农业研究所的生物学家Olivier Loudet将目光投向了水芹(Arabidopsis thaliana)，这是一种来自于十字花科的野草。研究人员在2000年对全部的水芹基因组进行了测序，并进行了相关的遗传分析工作。同时，由于有许多种群在世界各地生长，从而使水芹具有丰富的遗传多样性。
Loudet和同事抽取了两个水芹种群样本——它们分别来自波兰和大西洋中部的佛得角群岛。研究人员随即注意到一个细微的遗传差异：佛得角群岛水芹的5号染色体上的一个与组氨酸有关的基因的一个副本被删除了，同时它在波兰水芹的1号染色体中也根本没有表达。当这两种遗传性变型通过杂交结合在一起后，11%的晶胚死亡。其他杂交植物的根则明显短于正常植物的根系，并伴有其他疾病。研究人员认为，这两种结果都与组氨酸的供给不足有关。研究人员在最新出版的美国《科学》杂志上报告了这一研究成果。
由其他的30个水芹种群产生的杂交植物有1/4是无法繁殖的。Loudet认为，这意味着单一基因的进化能够在一个物种中迅速导致差异。
美国布卢明顿市印第安纳大学的进化遗传学家Leonie Moyle认为，这一研究结果非常“令人兴奋”，这是因为它发现了相同物种的“血统”在遗传上存在不相容的第一个明显例证。（生物谷Bioon.com）
生物谷推荐原始出处：
Science，Vol. 323. no. 5914, pp. 623 - 626，David Bikard，Olivier Loudet
Divergent Evolution of Duplicate Genes Leads to Genetic Incompatibilities Within A. thaliana
David Bikard,1 Dhaval Patel,2 Claire Le Metté,1 Veronica Giorgi,1 Christine Camilleri,1 Malcolm J. Bennett,2 Olivier Loudet1*
Genetic incompatibilities resulting from interactions between two loci represent a potential source of postzygotic barriers and may be an important factor in evolution when they impair the outcome of interspecific crosses. We show that, in crosses between strains of the plant Arabidopsis thaliana, loci interact epistatically, controlling a recessive embryo lethality. This interaction is explained by divergent evolution occurring among paralogs of an essential duplicate gene, for which the functional copy is not located at the same locus in different accessions. These paralogs demonstrate genetic heterogeneity in their respective evolutionary trajectories, which results in widespread incompatibility among strains. Our data suggest that these passive mechanisms, gene duplication and extinction, could represent an important source of genetic incompatibilities across all taxa.
1 Genetics and Plant Breeding, INRA, SGAP UR254, F-78026 Versailles, France.2 Centre for Plant Integrative Biology, Division of Plant Sciences, School of Biosciences, University of Nottingham, Sutton Bonington Campus, Loughborough LE12 5RD, UK.