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基因组大小和真核生物基因组组织的演化几十年来一直困扰着进化生物学家。真核生物基因组在 DNA 含量和蛋白质编码能力上的差异，是自然选择的结果，还是中性过程的结果？如果这些差异是由自然选择塑造的，那么哪些特征可能与之相关：细胞体积、生态策略、营养物质的可获得性，等等？动基体类生物是一类具有紧凑型核基因组的原生生物，其核基因组几乎完全不含内含子，但其线粒体 DNA 含量（kDNA）却可与核基因组相当。我们提出假设：动基体类生物演化过程中非蛋白质编码核 DNA 含量的减少，与 kDNA 含量的增加有关；即在细胞总 DNA 中分配给 kDNA 的比例越大的物种，其核基因组中非编码 DNA 所占的比例将相应越小。我们建立了一个基于定量荧光显微镜数据估算线粒体和细胞核 DNA 含量的框架，并结合转录组学与荧光成像数据，推断核基因组中非编码 DNA 所占的比例。在来自不同自由生活动基体类谱系、彼此遗传距离较远的 10 个分离株中，确实观察到一种趋势：相对于细胞内总 DNA，kDNA 所占比例越高，非蛋白质编码核 DNA 所占比例越低。该观察结果与以下假设一致：在自由生活的动基体类生物中，线粒体基因组和核基因组可能在 DNA 含量方面协同演化。这一发现提出了自然选择作用于动基体类生物基因组大小演化的可能性，并为更广泛地研究真核生物中的这一问题提供了证据和方法学基础。
基因组大小和真核生物基因组组织方式的演化，数十年来一直令进化生物学家困惑。真核生物基因组在 DNA 含量和蛋白质编码能力上的差异，是自然选择还是中性过程的结果？如果这些差异是由自然选择塑造的，那么哪些特征可能与之相关：细胞体积、生态策略、营养物质的可获得性，等等？
动基体类（Kinetoplastids）是一类具有紧凑型核基因组的原生生物，其核基因组几乎完全不含内含子；然而，它们的线粒体 DNA 含量（kDNA）却可能与核基因组相当。
我们提出假设：在动基体类演化过程中，非蛋白质编码核 DNA 含量的减少与 kDNA 含量的增加相关：在细胞总 DNA 中分配给 kDNA 的比例越大的物种，其核基因组中非编码 DNA 所占的比例将相应越小。
我们建立了一套分析框架，利用定量荧光显微成像数据估算线粒体和细胞核中的 DNA 含量，并结合转录组学数据与荧光成像数据，推断核基因组中非编码 DNA 所占的比例。
在来自多样化的自由生活动基体类谱系的 10 个遗传距离较远的分离株中，我们确实观察到一种趋势：相对于细胞内 DNA 总量而言，kDNA 所占比例越高，非蛋白质编码核 DNA 所占比例越低。
这一观察结果与如下假设一致：在自由生活的动基体类中，线粒体基因组和核基因组的 DNA 含量可能存在协同演化。
这一发现提出了自然选择可能作用于动基体类基因组大小演化的可能性，并为更广泛地探讨真核生物中的这一问题提供了证据和方法学基础。
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🏷️ 基因组大小演化 线粒体DNA 核基因组 非编码DNA 动基体类生物 定量荧光显微镜