在基因方面地衣拥抱共享经济

科罗拉多大学博尔德分校的研究人员发现了地衣中专性共生的第一个已知分子证据，这是一种独特的共同进化关系，可以揭示出一些多细胞生物如何以及为何为了共存而巩固其基因组。

这项新研究于今天在线发表在“分子生态学”杂志上，研究发现真菌生物减少了它们的核心基因组组成，同时与藻类结合形成了一种地衣合作伙伴关系，一种被认为是“专性”(即，需要两个合作伙伴)，但是以前缺乏直接的遗传验证。

“共生允许两种不同的生物在其他可能无法生长的地区生存，”CU的自然历史博物馆植物学馆馆长Erin Tripp说，他是这项新研究的合着者。“这些研究结果令人兴奋，因为它们说明了这种专性配对的关键遗传基础。”

地衣在世界范围内无处不在，可能占地球陆地面积的6%。已有超过20,000种已知的地衣物种，其中一些非常适合沙漠和北极苔原等极端环境。地衣在土壤形成和养分循环等生态过程中发挥着重要作用，并作为环境毒性的生物指示剂。

然而，这些真菌 - 藻类联盟的遗传机制和后果仍然知之甚少。使用从阿巴拉契亚山脉南部采集的样本，CU Boulder研究人员对来自22种不同地衣物种的DNA进行了测序，以便更好地了解这两种不相关生物如何在分子水平上共同进化。

调查结果显示，在某些情况下，这种共生的真菌伴侣简化了其线粒体基因组，就像一对夫妇一起移动可能会摆脱重复的家居装饰。

该研究的第一作者，CU Boulder分子，细胞和发育生物学系的研究员Cloe Pogoda说：“真菌失去了一个关键的能量产生基因，而藻类保留了该基因的完整拷贝。”“我们观察到这种基因在三种不同的地衣谱系中平行丧失：真菌放弃了这种特殊的基因，而它的光合作用伙伴保留了它。”

特里普说，这种专制安排 - 其中一个伙伴放弃其自身的线粒体电源可能变得依赖其细胞能量的伙伴 - 表明遗传分工使得所产生的地衣更有效率，从而可能赋予生态优势。

研究人员计划将该研究扩展到未来包括更多的地衣物种。这些发现也可能激发人们对肠道微生物组的新探究，这种复杂的细菌菌落在每个人体内共生，并且已被证明会影响健康的各个方面。

“考虑到我们在自然界中观察到多少共生关系，其意义深远，”特里普说，他也是CU博尔德生态与进化生物学系(EBIO)的助理教授。“现在我们可以扩大我们的研究范围，寻找其他生物体中共同进化的基因组特征。”

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