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为什么需要遗传多样性?能对抗疾病感染

来源:果壳网责任编辑:连景宇2014-11-29 10:12

在电影《星际穿越》中,地球上的最后一种作物——玉米,正在枯萎病的折磨下大片大片的死亡,人类因此面临着严峻的食物短缺问题。一种疾病何以威力如此巨大?很可能是因为遗传太单一了,恰如历史上爱尔兰土豆遭遇的晚疫病。多样性可以对抗病原体,这个观点早已有之,现在犹他大学的研究者通过使用小鼠模型,证明了这个机制在脊椎动物中是成立的。研究者指出,为了降低家畜或濒危物种受到致命病毒感染的危险,我们应该尽量增加它们的基因型种类。

“研究结果证明了,如果作为宿主的小鼠们之间的基因型不同,那么病毒先后感染它们后,复制速度和致病能力会下降,并且这种影响是快速且非常显著的,” 本研究主要作者之一,生物学教授韦恩·波茨(Wayne Potts)说道。相关研究论文于今年11月18日,发表在《英国皇家学会学报B(生物科学)》(Proceedings of the Royal Society B)上。

研究中所使用的属于同一物种但为不同品种的小鼠们。

图片来源: Jason Kubinak, University of Utah

“这也就是我们为什么不是简单地克隆父母基因的原因,”本研究第一作者、生物学博士后杰森·库比纳克(Jason Kubinak)说道。“促使我们产生不同基因型的原因和机制很多,但其中之一便是其能够保护我们免受致命感染疾病的危害。”

波茨和库比纳克认为,事实上,他们的研究结果证实了“性对抗毒力假说”( sex-against virulence hypothesis)。该假设表明:能够促进基因型多变性增加的有性繁殖,也许正是宿主一种对抗病毒和其它病原菌的方式。因为多基因型的物种,能够防止病毒或细菌快速的适应一种基因型的宿主而产生毒力增强的发生。

“这个观点认为,一个物种通过有性繁殖,能够使其所孕育的后代们与其父母的基因型不同,因此也就使得这个物种难以被病原体感染,”波茨说。“在研究中,我们通过使用近交系(近亲交配)小鼠来模拟无性繁殖的条件:这些小鼠都具有相同的基因型。本研究是首次在实证层面上说明了,有性繁殖对物种产生病原体抗性并抵抗疾病来说,是非常有利的。”(当然,也有假设认为有性生殖能够有效地去除每一代中产生的不利基因突变)

此项研究工作由犹他大学生物学博士道格拉斯·康沃尔(Douglas Cornwall)、数学和生物学教授弗雷德·阿德勒(Fred Adler)、国家卫生研究院落基山实验室病毒学家金姆•哈森克鲁格(Kim Hasenkrug)与波茨和库比纳克一起展开。美国国家科学基金会和国家卫生研究院为其提供研究经费。