酵母中分类受限基因的起源

分类学受限“孤儿”基因（taxonomically restricted “orphan” genes, TRGs）的进化起源——这类基因在特定分类单元之外缺乏已知同源物——已引发持续数十年的争议。一方面，已有研究提出，数千个TRG是由先前非基因性DNA从头起源（de novo）的。这其中包括大量新近发现的微蛋白，它们曾在基因组注释中被遗漏，但却能够介导重要表型。另一方面，批评者认为，许多TRG并非新基因的产生，而是极端序列分化的产物，进而导致同源性检测失败。在本研究中，我们通过系统剖析Saccharomyces分类群中TRG的起源，并采用一种高灵敏度的谱系-谱系比对方法来识别难以检测的同源物，从而解决了这一争议。我们的结果通过揭示TRG形成机制随时间发生的转变，调和了这两种相互竞争的模型。我们证明，大多数物种特异性TRG确为真正的从头基因诞生，而大多数在Saccharomyces属范围内保守的TRG则来源于高度分化的祖先基因，其同源性已无法通过常规方法检测出来。 这些发现表明，在Saccharomyces中，较高频率的从头起源事件与进化上的淘汰相互平衡，因而在数百万年之后几乎没有或完全没有存留者。因此，几乎所有从头基因似乎都注定会消失，尽管它们在当前仍对物种特异性的生理过程与适应性作出重要贡献，但在深层进化时间尺度上，对稳定遗传基因库的贡献却微乎其微。

分类学受限“孤儿”基因（taxonomically restricted “orphan” genes, TRGs）的进化起源——这类基因在特定分类单元之外缺乏已知同源物——引发了持续数十年的争议。一方面，已有研究提出，数以千计的TRG是由先前非基因性DNA从头起源（de novo）而来。其中包括大量新近发现的微蛋白，这些微蛋白此前因基因组注释的局限而被遗漏，但却能够介导重要表型。另一方面，批评者认为，许多TRG并非新基因的创造，而是极端序列分化的产物，这种分化导致了同源性检测失败。在本研究中，我们通过系统解析Saccharomyces分类群中TRG的起源，并采用灵敏的谱系-谱系比对方法鉴定难以识别的同源物，从而解决了这一争议。我们的结果通过揭示TRG形成机制随时间发生的转变，调和了这两种相互竞争的模型。我们证明，大多数物种特异性TRG确属真正的从头基因诞生，而大多数在Saccharomyces属内保守的TRG则来源于高度分化的祖先基因，其同源性已无法通过常规方法检测到。这些发现表明，在Saccharomyces中，较高频率的从头诞生事件与进化消亡相平衡，因而在几百万年之后几乎没有或根本没有幸存者。因此，几乎所有从头基因似乎都注定会消失，尽管它们在当前时点对物种特异性生理功能和适应性具有重要贡献，但在深远的进化时间尺度上，对稳定遗传组成的贡献却微乎其微。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.24.746667v1?rss=1

🏷️ 分类受限基因 从头起源 同源性检测 酿酒酵母 基因进化