中央社 2008-12-16
（中央社記者林思宇台北16日電）中央研究院分子生物研究所助理研究員呂俊毅發現酵母菌「種化」的基因，解開不同物種之間即使交配，卻無法再繁殖的演化密碼，登上生物學術界頂尖期刊「細胞」（Cell）。
中研院今天召開記者會表示，呂俊毅利用可以大量、快速繁殖的酵母菌，完整呈現「種化」機制，大幅補充先前理論的空白處；這是台灣本土獨立研究，第二篇登上「細胞」的論文。
中研院表示，「種」（species）是生物分類的最基本單位，同「種」之間的個體可以交配繁殖，不同「種」之間的個體，即使交配生產，子代也無法繼續繁殖；例如馬跟驢所交配的騾，就沒有生育能力。
中研院指出，一直以來，全球學術界都想找出兩個不同種間不相容的秘密。呂俊毅與研究團隊利用兩種相近，但雜交子代卻不孕的酵母菌，透過系統性篩選不相容基因的方式，找到關鍵性的一對基因，分別在細胞核和粒線體中，而這兩個基因必須來自同一種，才能配合運作。
中研院表示，研究團隊也找出這對基因互相配合運作的過程。這兩個酵母菌種分別偏好有氧呼吸及無氧呼吸（發酵），而粒線體是細胞進行有氧呼吸的工廠，顯示可能在演化上為了適應不同的營養環境，而偏向不同的代謝方式，導致兩個種的分離。
中研院表示，這是在酵母菌中找到的第一對「種化」基因，也是到目前為止有關種化基因的最完整的研究。
呂俊毅表示，用兩年時間在酵母菌中找到不同物種能交配卻不能繁殖的基因，也完整了解該基因的運作機制，自己很幸運，同時也給演化研究很大的刺激，讓大家知道演化研究並不是那麼困難與複雜。
※ 相關報導：
＊ Incompatibility of Nuclear and Mitochondrial Genomes Causes Hybrid Sterility between Two Yeast Species
http://www.cell.com/abstract/S0092-8674(08)01385-8
Hsin-Yi Lee, 3, Jui-Yu Chou, Liplee Cheong, Nai-Hsin Chang,＊ 真菌能告訴我們關於性染色體的起源
Shi-Yow Yang and Jun-Yi Leu
Cell, Volume 135, Issue 6, 1065-1073, 12 December 2008
doi: 10.1016/j.cell.2008.10.047
Hybrids between species are usually unviable or sterile. One possible mechanism causing reproductive isolation is incompatibility between genes from different species. These "speciation" genes are interacting components that cannot function properly when mixed with alleles from other species. To test whether such genes exist in two closely related yeast species, we constructed hybrid lines in which one or two chromosomes were derived from Saccharomyces bayanus, and the rest were from Saccharomyces cerevisiae. We found that the hybrid line with Chromosome 13 substitution was completely sterile and identified Aep2, a mitochondrial protein encoded on Chromosome 13, to cause the sporulation defect as S. bayanus AEP2 is incompatible with S. cerevisiae mitochondria. This is caused by the inability of S. bayanus Aep2 protein to regulate the translation of the S. cerevisiae OLI1 mRNA. We speculate that AEP2 and OLI1 have evolved during the adaptation of S. bayanus to nonfermentable carbon sources, thereby driving speciation.
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酵母菌研究 揭開演化基因密碼
【聯合報╱記者張耀懋／台北報導】 2008.12.17
人可以與猩猩交配繁殖嗎？馬與驢交配生下的騾為什麼都沒有生育能力？中研院分生所副研究員呂俊毅最近以酵母菌為對象，找到物種演化的基因密碼。
這篇研究論文同時刊載在相關領域最頂尖的「細胞」雜誌中，這是台灣第二篇登上細胞的本土研究論文。呂俊毅與團隊陽明大學博士生周睿鈺與助理李信毅等人這項發現，完全是本土研究。
呂俊毅說，「界、門、綱、目、科、屬、種」是我們熟悉的分類，「種」 是生物分類最基本單位，同「種」之間的個體才能交配繁殖。過去科學家早已知道，這可能是因雜交的子代中，原本兩個需要互動的基因，分別來自不同「種」，所以無法互動，如同A廠牌汽車若硬生生換上B廠牌引擎零件，恐怕也無法開動。
多年來，全球學者都想找出到底是那些基因作怪，阻擋不同物種間交配繁殖。呂俊毅團隊選上酵母菌，因為酵母菌只有16條染色體、可以大量繁殖，而且90分鐘就過完了一個生命周期。兩個不同種的酵母菌種分別是偏好有氧呼吸與無氧呼吸的不同菌種。
經過逐一交換比對身體內的染色體後，發現一對關鍵，一個基因（AEP2）在細胞核中，另一個（OLI1）在粒線體中。這兩個基因必須來自同一種，才能配合運作。研究團隊同時也發現AEP2基因可以控制OLI1基因的轉譯，清楚呈現這一對基因互相配合運作的過程。
從研究結果延伸，未來是否可發展異種動物交配、繁殖？呂俊毅認為，從理論上是可能的；唯人體與動物的基因組成非常複雜，要找到這類的關鍵基因還要很長的路要走。不過，最重要的是，異種交配所牽涉到的倫理、生態混雜問題，可能是我們更需面對及關心的。
◆ 中研院解開「雜交種不孕」之謎
李宗祐／台北報導 2008.12.17 中國時報
馬跟驢交配生的騾，為什麼無法生育、繁殖後代？中央研究院分子生物研究所助研究員呂俊毅領導研究團隊，利用不同「種」酵母菌雜交，成功解開不同物種可以交配，後代卻無法再繁殖的演化密碼，證實與雜交種的「種化」基因配對出現互不相容的矛盾現象有關！
呂俊毅團隊研究 登上《細胞》期刊
這項研究成果上周五在全球生物學界最頂尖的《細胞》期刊發表後，隨即引起國際矚目，除了被《細胞》引為本期重點論文以外，還透過越洋電話專訪呂俊毅，專文介紹研究團隊。國際知名演化學者、中研院院士吳仲義以「研究種化機制大半輩子，這篇論文的水準讓我為之亮眼」形容這項研究成果。
呂俊毅指出，「種」是生物分類的最基本單位。同「種」生物可交配繁殖，代代相傳；但不同「種」的生物即使可以交配，生產雜交種，卻無法繼續繁殖後代，例如馬跟驢交配生的騾，就沒有生育能力。
八十年前，演化學大師Dobzhansky與Muller曾提出可能是因為兩個「種」的特定基因不相容的假說，認為在雜交的子代中，原本兩個需要互動的基因，卻因分別來自不同「種」而無法互動，呂俊毅解釋，這種假設就好像「種Ａ」的鑰匙打不開「種Ｂ」的鎖。
多年來，全球學者都企圖想找出那些特定基因，揭開兩個不同「種」的雜交種無法繁殖後代的「種化」祕密。
呂俊毅表示，雖有科學家利用果蠅雜交種找到四到五組「種化」基因配對，卻遲遲未解開這些基因配對是如何導致不孕。
比對酵母菌染色體 發現演化密碼
我國研究團隊最大的突破在於，利用Sb和Sc兩種相近、但雜交子代卻不孕的酵母菌，比對酵母菌有的十六條染色體後，在雜交種的第十三條染色體，找到關鍵性「種化」基因配對AEP2和OLI1，這也是全球在酵母菌中找到的第一對「種化」基因，並首次解開兩個來自不同「種」的「種化」基因配對因無法互動而導致不孕的機制。
呂俊毅指出，分別位於細胞核的AEP2和粒腺體的OLI1必須來自同種生物，才可以互動運作。但雜交種的第十三條染色體AEP2來自Sb，OLI1卻是出自Sc，導致AEP2無法控制OLI1產生蛋白質，粒腺體因缺乏蛋白質，就不能生產細胞所須的能量，造成酵母菌無法進行有性生殖。
研究團隊認為，不同生物可能各有各的「種化」基因配對，但造成雜交種不孕的原因，很可能跟酵母菌擁有相同的機制。接下來的研究重點將放在證實這樣的機制是各種生物不同物種雜交子代，無法繁殖後代的通則。
至於這項研究成果是否可以應用在解決人類不孕的問題，呂俊毅語帶保留地說，這是個很好的科學議題。
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