為什麼一個生物可以活在另一個生物體內而不會引起問題呢?
內共生是驅動真核細胞演化的主要力量之一(粒線體與葉綠體是最有名的例子),在當今自然界中也隨處可見內共生的例子。
然而,共生體如何在宿主細胞中建立內共生的過機制至今仍不清楚。
我們使用兩種纖毛蟲(草履蟲和四膜蟲)以及小球藻,來研究內共生的早期發生過程。纖毛蟲是一類古老而多樣的原生生物,在細胞生物學上具有許多與眾不同又有趣的特徵。小球藻則是在生物科技工業中常被應用的材料,例如生質能源的生產。利用纖毛蟲和小球藻,不但讓我們能夠研究內共生建立的遺傳機制,也可以進ㄧ步探索其他細胞生物學以及生物科技工業相關的問題。
為什麼細胞可以在各種環境和遺傳背景下都保持一致的性能呢?
儘管受到外在環境和內在遺傳突變的干擾,都能保持穩定表現型的能力是生命系統的基本屬性。長期以來,科學家ㄧ直相信細胞中含有主緩衝系統,該系統可以在一般狀況下維持穩定的表現型,並在壓力下對其進行調節。緩衝系統對於穩定環境和遺傳擾動下的細胞生理和發育過程至關重要。此外,緩衝系統還可以調整演化的速度節奏,因為它們能夠緩和這些變動,或幫助一個群體累積在天擇競爭下必要的遺傳變異。
雖然遺傳和非遺傳緩衝效應的概念,已得到普遍的認可,但是潛在的分子機制並不清楚。我們實驗室中將結合實驗演化和基因體組分析,用系統生物學方法探討這個問題。
為什麼世界上有那麼多物種,是什麼使它們與眾不同呢?
種化形成分離的族群,從而發揮維持演化過程中新興適應的重要作用。不同種交配形成的雜種通常無法存活或缺乏生育力。造成這種合子後生殖隔離的一個主要機制,是不同物種間的基因(種化基因)不相容性。這些種化基因可能是一些交互作用的分子,當來自不同物種的基因組混合時,它們就無法正常行使功能。種化基因的演化通常被認為由適應性演化所驅使。找出這些基因將提供我們更多關於種化如何產生的信息。
我們實驗室利用幾種親源關係很接近的酵母菌品種(Saccharomyces sensu stricto complex),以找出導致的雜種不孕的不相容基因。透過分析基因不相容性的分子機制,我們的目標是了解酵母菌種化的共同基本原則與形成種化基因的演化動力。
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