转座子进化中的合作、竞争与调控

《Nature Communications》：Cooperation, competition and enforcement in transposon evolution

　　

摘要

转座子是推动基因组进化的强大力量，但我们对这些自私的遗传元素如何进化以及如何与宿主共同进化仍缺乏清晰的认识。在此，我们构建了一个新的转座子与宿主共同进化的通用模型，该模型纳入了转座子和宿主生物学的关键细节。我们的模型表明，转座子的复制方式对其进化命运起着至关重要的作用。那些能够共享复制机制的公共复制型转座子（如DNA转座子）预计会自我限制其数量增长。而那些不共享复制机制的私有复制型转座子（如长散在核元件LINEs），则会持续面临选择压力，其复制速率不断上升，甚至可能导致宿主灭绝，这就是所谓的“公地悲剧”。无论是针对转座子有害效应的选择压力，还是寄生元素的利用，都不足以防止宿主灭绝。相反，我们的分析显示，只有宿主主动抑制转座子，才能避免种群崩溃。尤其是，这种抑制作用必须在转录后阶段进行，才能防止转座子与宿主之间的遗传冲突不断加剧。我们认为，只有通过宿主的干预来控制转座子，复杂的生命形式才能存在。