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俄罗斯否定叶绿体起源于细菌的假说

发布日期:2020-06-18 18:06 访问次数: 信息来源:杭州市科学技术局

  据俄科学院西伯利亚分院网站报道,该分院克拉斯诺亚尔斯克科学中心的科研团队通过比较植物叶绿体与蓝细菌的DNA全基因组发现,叶绿体DNA内部结构与细菌存在实质性差异,这是科学界首次验证两者基因组存在原则性结构差异,就此推翻了植物叶绿体细胞起源于蓝细胞的假说。相关成果发布在“BMC Bioinformatics”科学期刊上。
  有一种假说认为,由于大约在10亿年前曾与单细胞生物共生的原因,细胞中进行光合作用的叶绿体起源于蓝细菌。由于叶绿体拥有自身的DNA,如果这个假说成立,则这两个生物体应具有相似的基因结构,为此科研团队采用生物信息方法对其基因组结构进行了比较研究。
  此前,科研团队研究发现,采用特定的算法可将细菌基因组表达为正六角形,其顶端和中心为具有相同发生频率的,由三个连续核苷酸构成的DNA片段集群。科研人员采用这种方法发现叶绿体具有与蓝细菌完全不同的基因组集群结构,不同植物叶绿体共计178个基因组的数值处理表明,其基因特点是具有8套短DNA片段,且这些片段的三核苷酸组合分布相同。为考察基因组的集群结构,科研人员采用一组相同长度的相交片段覆盖每个基因组,将每个片段转化成由63个三核苷酸组合构成的“单词”,并以三核苷酸组合发生频率作为长度量纲,当每个单词体现为指向63维的空间时,其集群结构显现出来。细菌和叶绿体63维空间点在平面的投影完全不同,且叶绿体基因组片段在三核苷酸组合发生频率上可分为8个等级。
  此项研究结果表明,叶绿体基因组与细菌基因组存在着巨大的结构差异,由此判定基因组七集群结构具有普遍性这个假说不正确,因为至少叶绿体基因组结构中可分离出八个集群。团队计划下一步通过扩大所研究植物范围进一步验证所获得研究结论的正确性。
  此项研究不仅可为叶绿体起源寻找答案,而且在回答诸如非编码核苷酸序列在基因组中的功能和在进化中的作用等问题上具有重要的基础研究意义。

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