包括人类在内的许多物种的基因组成都包含称为核糖体DNA(rDNA) 序列的关键成分。由于其高度重复的模式,这些 DNA 序列的大小往往会随着时间的推移而减小,如果它们过度收缩,则会导致细胞亡。如果这种情况发生在生殖细胞(产生卵子和的细胞)中,可能会导致不孕和个体谱系的潜在灭绝。
长期以来,科学家们一直认为,某些机制可以在连续几代中保存我们的 rDNA,从而维持人类和其他物种的生育能力。然而,直到最近,这一过程的具体细节仍不清楚。怀特海德研究所 (Whitehead Institute) 成员 Yukiko Yamashita 和博士后 Jonathan Nelson 的新发现揭示了 rDNA 的一个意想不到的捍卫者:逆转录转座子。在此发现之前,逆转录转座子主要被认为是遗传寄生虫,因为它们似乎只是为了自我复制而存在。
他们的研究最近发表在《美国国家科学院院刊》上,解释了这种所谓的寄生虫实际上如何在维持 rDNA 和世代相传的生育能力方面发挥着重要作用。
rDNA为何没有消失之谜
rDNA通过翻译基因产生核糖体的RNA亚基,核糖体是制造蛋白质的细胞机器,是细胞的重要工人。我们的细胞需要许多核糖体来制造它们发挥功能所需的所有蛋白质,因此 rDNA 充满了用于制造核糖体部分的序列的重复副本。这种重复DNA的问题在于,细胞在细胞分裂过程中复制基因组时很容易意外删除一些相同的重复序列。随着时间的推移,随着细胞经历多次分裂,重复次数预计会变得越来越小。
这个问题在衰老个体的细胞和生殖细胞中尤其明显,生殖细胞是唯一从一代传到下一代的细胞。如果没有任何东西可以帮助 rDNA 恢复其缺失的重复序列,那么每一代新的一代开始时的重复序列都会比上一代少,直到一代人没有足够的重复序列来产生可行的生殖细胞,这样种群就会灭绝。