酵母的染色體大約含有6000個基因,,但只有1000個基因是用來維持正常生存的,,其余5000個基因并未發(fā)現(xiàn)有何明顯用處,。美國,、加拿大的科研人員在進(jìn)行了超過600萬次的測試后發(fā)現(xiàn),這些看似無用的5000個基因,,在一些極端環(huán)境下竟非常有用處,,其中許多基因可大大提高酵母的抗毒穩(wěn)定性。相關(guān)研究成果發(fā)表在近期出版的美國《科學(xué)》雜志上。
為了研究酵母為什么需要這些基因,,最簡單的方法是破壞基因的變異或者剔除基因,,觀察這些變化如何影響酵母的結(jié)構(gòu)和生理表征等。此外還可以進(jìn)行相反的操作:發(fā)現(xiàn)變異后,,再研究基因的變化導(dǎo)致的后果,。這是遺傳學(xué)上的常用方法。近年來,,由于基因工程的發(fā)展,,科學(xué)家大多使用第一種方法。但以前的研究發(fā)現(xiàn),,剔除酵母的基因后無任何變化,,也沒有降低有機(jī)物的生命能力。
怎樣解釋以前的研究結(jié)果,?理論認(rèn)為,,環(huán)境越穩(wěn)定,,細(xì)胞的遺傳表現(xiàn)越簡單,,這正內(nèi)細(xì)胞共生細(xì)菌的基因急劇縮減的原因。這個理論解釋需要實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,。
科研人員研究了最具有實(shí)驗(yàn)室代表性的酵母細(xì)菌,,每一個菌株含有一個剔除了的基因。研究樣品大約含有6000個雜合菌株,,5000個純合菌株,,比雜合菌株少1000個。因?yàn)?,這1000個基因是生命必需的,,即使在非常良好的環(huán)境下,剔除這些基因,,對酵母也將是致命的,。
將上述每一個菌株在不同的非標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下測試,并加入化學(xué)物質(zhì),,包括抑制微生物生長的藥物,,或從環(huán)境中消除主要的成分,比如氨基酸或者維生素,。每一個雜合菌株在726個不同環(huán)境中進(jìn)行了測試,,每一個純合菌株也在418個不同環(huán)境中進(jìn)行了測試,整項實(shí)驗(yàn)的次數(shù)超過600萬次,。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),,酵母在非標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中的增長可以與正常實(shí)驗(yàn)環(huán)境下菌株的增長相比。
以前研究發(fā)現(xiàn),19%%的純合菌株的基因缺陷是致命的,,15%%的基因在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下可提高生存能力,,66%%的基因無用處。
研究人員此次發(fā)現(xiàn),,大多數(shù)“無用”基因原來很有用處,,它們可以提高酵母的生存能力,暫時還沒有表現(xiàn)出用處的205個基因(總數(shù)的3%%)也可能在某些地方有用,,只是還沒被發(fā)現(xiàn),。大部分基因表現(xiàn)出對不同毒素的穩(wěn)定性,其中包括使用過的各種不同藥品,。