來自細菌的單個基因已至少 15 次捐贈給真菌。這項發現表明，曾經被認為僅限於細菌的進化捷徑在更復雜的真核生物生命中出奇地常見。
細菌經常與鄰近細菌來回交換基因，獲得使它們能夠快速適應新環境的能力和特性。相比之下，更復雜的生物通常不得不依靠緩慢的基因複製和突變過程。
真核生物（包括真菌、植物和動物的生命域）之間，甚至從細菌到真核生物之間，也存在一些基因交換的例子（參見“細菌基因幫助咖啡豆象獲得咖啡因”）。但此類事件，即所謂的水平基因轉移，曾被認為很罕見。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您將幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和思想的具有影響力的故事的未來。
但法國里昂大學的微生物生態學家丹尼爾·穆勒和他的同事在研究植物根系周圍土壤中的細菌後，對這一假設提出了質疑。他們發現，用於促進植物根系生長的細菌基因 acdS 也存在於多種真菌中。他們的研究成果今天發表在《英國皇家學會學報B》上。
百看不厭
穆勒和他的同事掃描了 149 種真核生物的基因組，並在其中 65 種中發現了 acdS 樣基因——61 種在真菌中，4 種在寄生微生物卵菌中，包括致病疫黴，這種微生物是導致愛爾蘭馬鈴薯饑荒的罪魁禍首。在分析了這些生物的遺傳家譜後，研究人員確定最可能的解釋是三種不同的細菌總共在 15 次不同的水平基因轉移事件中將該基因捐贈給了真菌和卵菌。
穆勒說：“我們認為只是偶爾發生的事情，實際上發生的規模更大，有多個供體和多個受體。”
穆勒還表明，細菌基因似乎保留了其增強生物體與其植物宿主之間通訊的原始功能，以幫助其更好地在根系中定殖。
因此，真核生物可能比生物學家認為的更頻繁地突然獲得有助於它們適應新環境的特徵。穆勒說：“細菌如此豐富且多樣化，它們可能是真核生物新基因和功能的豐富來源。”
模糊的細節
馬薩諸塞州劍橋市哈佛大學的進化生物學家查爾斯·戴維斯說，這項工作表明細菌和真核生物之間的基因轉移“混雜性”出乎意料地高。但它面臨著與許多此類研究相同的問題：遺傳樹的分析不夠詳細，無法闡明轉移發生的時間和地點。他說：“他們不能排除轉移次數被高估的可能性。”
他說，另一個大問題是它是如何發生的？“生態環境是什麼？”
穆勒同意基因轉移的機制仍然是個謎。他的團隊沒有發現任何轉座元件的證據——轉座元件是可以從基因組的一部分“跳躍”到另一部分的 DNA 片段，通常與新遺傳物質的出現有關。他們也沒有在真菌中的 acdS 基因附近發現任何其他細菌基因，儘管基因轉移通常會涉及多個基因。但無論它是如何運作的，真菌和細菌在植物附近的土壤中緊密地生活在一起這一事實將為基因跨越移動提供充足的機會。
戴維斯同意物理鄰近是水平基因轉移的關鍵：“這就是為什麼我在寄生系統中研究它，”他說。“它使供體和宿主之間的關係更加明顯。”
本文經許可轉載，並於 2014 年 7 月 2 日首次發表。