一對著絲粒蛋白調控果蠅的生殖隔離

　　為什么近緣種間的雜交不能產生可育的雜種?由慕尼黑路德維希-馬克西米利安大學(LMU)的Axel Imhof教授在11月14日的Developmental Cell雜志上發表的一項最新研究表明，某些關鍵蛋白其水平上——不一定是它們的序列——的差異，在生殖隔離調控中至關重要。如果兩個個體之間交配產生了可存活和可育的后代，那么它們就被定義為屬于同一生物學種。親緣關系很近但差異明顯的物種間交配，產生的后代不能存活或者不育，因此不能產生一個自我繁殖的混合血統。

　　在20世紀早期，遺傳學家和進化生物學家們發展了一個理論模型，解釋為什么來自相同祖先的差異明顯的物種，很快分化到這樣一種程度——它們的雜種不能繁殖。這個模式假設，某些基因比其它基因進化的更快，這能在某種程度上確保它們在每個分化種群中都能正常運行，但是當它們在雜種基因組中被放在一起時，就會彼此干擾。

　　這些基因被稱為杜布贊斯基-繆勒(Dobzhansky-Muller)基因對，或者雜種不親和基因。慕尼黑路德維希-馬克西米利安大學(LMU)的Axel Imhof教授說，“盡管有幾個杜布贊斯基-繆勒基因對已經在過去五年中被分離出來，但在我們的研究之前，它們的功能實質上仍不明確”。在11月14日 Developmental Cell雜志上發表的一項最新研究中，他和他的團隊目前已經描述了基因Lmr(Lethal male rescue)和Hmr(Hybrid male rescue)的功能，這兩個基因構成了屬于近緣種的兩種果蠅——黑腹果蠅(D. melanogaster)和擬果蠅(D. simulans)之間混合交配的一個杜布贊斯基-繆勒基因對。

　　這兩個物種之間雜交產生的雄性雜種不能存活，而雌性雜種能存活但是不能繁殖。Imhof的團隊目前已經表明，Hmr和Lhr基因編碼的蛋白構成了一個分子復合物，結合到染色體的著絲粒位置，即細胞分裂前在配對姊妹染色體中發現的典型的收縮位置，在后來的細胞分裂中的染色體分離中起重要的作用。對于雜種來說，問題在于，盡管黑腹果蠅和擬果蠅都合成HMR和LHR蛋白，但它們以非常不同的數量制造這些基因產物。

　　因此，黑腹果蠅比擬果蠅制造了更多的HMR蛋白，而后者比黑腹果蠅產生了更高濃度的LHR蛋白。不過，不論HMR和LHR蛋白來自哪里，它們保留了相互作用的能力。因此，與親本種細胞相比，雜種細胞中形成了更大數量的HMR-LHR復合物。而且，這個增加不能被雜種可用著絲粒結合位點的數量所調和。結果產生的復合物數量和著絲粒結合位點之間的差異，引起了全基因組范圍內的復合物結合。正是HMR-LHR復合物的這個非正態分布，引起了雜種致死現象。

　　這些結果表明，相關蛋白質的相對水平，而不是它們氨基酸序列的任何差異，在這里起了重要作用。這也鼓舞著LMU的研究者們，進一步借助定量蛋白組學，探索在蛋白水平的物種特有差異。Imhof說，“除了我們已經關注的HMR和LHR蛋白，其它參與調節物種間生殖隔離的因素也已經被鑒定。在將來的實驗中，我們打算在更多的細節上研究這些蛋白，在真種和它們的雜種中分析這些蛋白的功能。”