什麼是自私基因元件及其在生殖隔離中的作用？

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引言

生物體的基因組指的是所有協同工作以改善生物體健康的基因。但是，有些基因會自行控制，並以犧牲基因組中其他基因為代價來促進自身的傳遞，換句話說，它們會以自私的方式優先考慮自身。

這類凌駕於其他基因之上的基因被稱為自私基因。大多數情況下，這不會對生物體產生任何影響，但有時可能會對生物體的健康和適應性產生負面影響。

生殖隔離是由各種生理或進化過程導致的現象，這些過程阻止兩個不同物種的個體交配併產生後代。

自私基因元件的定義

自私基因元件有很多名稱，例如自私基因、寄生DNA、超自私基因和基因逃犯。Warren等人將自私基因元件定義為相對於個體基因組其餘部分增強自身傳遞的片段，但對整個生物體而言是中性或有害的。由於它們增強自身的傳遞，因此自私基因元件與基因組中的其他基因元件之間始終存在基因衝突。

自私基因元件也被稱為垃圾基因，因為它們對生物體沒有益處。它們在其他基因之前的傳遞大多數情況下不會對生物體造成損害，但有時會證明是有害的。

一些自私基因已被證明具有不同的自我傳遞途徑。雖然對其對進化過程的貢獻知之甚少，但現在已經確定它們在決定生物體基因組大小和物種形成過程中起著重要作用。

自私基因元件的型別

雖然還有一些其他型別的自私基因元件以微量存在，但在生物體的基因組中主要發現了三種類型的自私基因元件。這三種主要型別是：

• 轉座元件。

• 分離歪曲子。

• 同源內切酶。

轉座元件

轉座元件可以定義為可以從一個位置移動到另一個位置或可以在染色體上覆制的DNA片段。它們可以在原核生物和真核生物中找到，並構成基因組的大部分。已知它們對細菌的適應性有深遠的影響，不僅如此，它們還透過引起趨異進化來幫助生物體適應新的環境和產生遠親物種。

轉座元件是由巴巴拉·麥克林托克發現的。她在DNA雙螺旋和遺傳密碼被解釋之前就發現了這些元件。她因在該領域的貢獻而於1983年獲得諾貝爾醫學獎。

分離歪曲子

孟德爾的基因分離定律指出，兩個基因中只有一個隨機地傳遞給每個配子。但是，有時兩個物種雜交後代中的基因型會偏離這些假設，這些偏差被稱為分離歪曲或減數分裂驅動，而有利於自身分離的等位基因組被稱為分離歪曲子。

圖：減數分裂過程中基因的分離

同源內切酶

這些也被稱為巨核酸酶。與任何其他限制性內切酶一樣，它們在特異性限制位點切割雙鏈DNA，並幫助遺傳元件在生物體內的橫向移動。

這個過程被稱為同源，內切酶被稱為同源內切酶。它們與普通的限制性內切酶的不同之處在於，限制性酶賦予對抗入侵DNA的保護作用，而同源內切酶則有助於DNA序列的移動。

自私基因在生殖隔離中的作用

當同一物種的兩個生物體交配時，會導致這些生物體之間交換基因，整個過程被稱為基因流動。但是，當不同物種的生物體交配時，這種基因流動會減少。當基因被引入不同物種的新遺傳環境中時，會導致一些有害的影響。與常染色體相比，性染色體在兩個物種之間的功能差異更快。

研究發現，一類被稱為分離歪曲子的自私基因負責此類生物體中遺傳相容性的快速減少。

自私基因充當生殖操縱者，以便它們可以在其遺傳對應物之前傳遞自身。

在果蠅中可以看到一個很好的例子，其中這些自私基因會殺死不攜帶它們的精子，因此只有那些攜帶這些自私基因的精子才能存活。

換句話說，可以推斷，如果自私基因沒有經歷基因流動，它們會導致生殖隔離；如果它們經歷基因流動，它們會導致物種趨同。

結論

是理查德·道金斯創造了“自私基因”這個詞，並提出了以基因為中心的進化論，根據他的說法，“基因直接與其等位基因競爭生存，因為它們在基因庫中的等位基因是未來幾代染色體上位置的競爭者。任何以犧牲其等位基因為代價來增加其自身在基因庫中生存機會的基因，根據定義，都傾向於生存。基因是自私的基本單位。”

自私基因可以透過減數分裂驅動導致生殖隔離，從而導致兩個物種完全不相容，或者可以透過導致基因洩漏而導致趨同進化。更多研究正在進行中，可以詳細解釋它們在進化中的作用。