[郭志鴻] 有得亦有失:螺旋菌質體中外來基因的演化命運

 

大部份的螺旋菌質體(Spiroplasma)物種為陸生節肢動物的共生菌,而 S. eriocheiris 則是新發現於淡水甲殼類的病原菌。為了解這個物種適應新生態棲位過程中所經歷的分子演化事件及可能相關的基因,本所郭志鴻博士與其團隊進行了S. eriocheiris與其他相關物種的全基因體定序及比較分析。結果顯示S. eriocheiris相較於其他螺旋菌質體物種擁有許多特有的代謝相關基因,而這些基因序列與親緣關係較遠的其他屬細菌相似,因此推論這些基因是經由水平轉移而來。有趣的是,與S. eriocheiris親緣最接近的S. atrichopogonis為陸生昆蟲虻(biting midges)的共生菌,而其基因體中則殘留著這些外來基因的碎片,顯示這些水平基因轉移事件發生於這兩個物種的共同祖先。依據這些發現可推論在物種分化的過程中,這些外來基因可能對S. eriocheiris適應新生態棲位有所幫助,因此被天擇所保留。但在S. atrichopogonis的演化上,這些外來基因可能對其適應陸生昆蟲宿主並無貢獻,因此絕大部份已累積突變而變成沒有功能的假基因。

本研究合作者包含美國Towson University之Gail Gasparich博士。論文第一作者羅文穗小姐為台灣國際研究生學程-分子與生物農業組 (TIGP-MBAS; 由中央研究院與國立中興大學所合作創立)之博士候選人,研究經費由中央研究院及行政院科技部所提供。

Lo WS, Gasparich GE, Kuo CH* (2015) Found and lost: the fates of horizontally acquired genes in arthropod-symbiotic Spiroplasma. Genome Biology and Evolution 7: 2458-2472. DOI: 10.1093/gbe/evv160