浸大通訊

宿主與病原體的互動揭示生物基因組進化與多樣性

2025年4月30日

生物世界錯綜複雜，每個基因、每個細胞都在生命交響曲中扮演着不可或缺的角色。最近，生物系趙中應教授和謝冬迎博士的一項重要發現，揭示了宿主與病原體之間複雜的互動關係，有助人們理解物種面臨疾病如何存活。

宿主通常會發展出抗病原體基因來對抗或緩解威脅，而病原體則可能演化出逃避或抑制免疫系統防禦機制的策略，驅使宿主的基因快速變化。趙教授表示：「宿主與病原體之間的動態互動大大影響基因組進化和生物多樣性。理解當中過程不僅揭示基本的生物機制，還對疾病控制和管理具有重要意義。」

趙教授和謝博士領導一項研究，探討免疫反應基因的演變，結果已發表於《美國國家科學院院刊》。研究結果證實，基因重複及因應環境挑戰（例如暴露於病原體）而產生的功能性變化，可以在近親物種之間造成生殖屏障，因為宿主微小但快速的基因變化足以阻止不同物種成功繁殖，此過程稱為遺傳衝突。研究顯示，因應防禦病原體而產生的基因變化能引致種類形成，即是新物種出現的進化過程。

此外，研究亦確認宿主與病原體之間的互動是一個持續且不斷變化的過程，而每一次變化都顯著影響物種的存活和繁衍。趙教授表示：「宿主和病原體互動所引發的基因衝突不僅影響生物的進化，也為遺傳多樣性和新物種出現提供了重要的見解。」

不過，這項研究的過程並不平坦。研究涉及兩種綫蟲，由於造成這兩個物種生殖不兼容的特定基因演變迅速，所以研究團隊在鑑定相關基因時遇上困難。為克服這挑戰，團隊發展出客製化基因定位方法，就相關基因組片段進行了深入的分析，同時確保實驗設計的嚴謹性。

這項開創性的研究突顯了遺傳學、進化學與生態學之間的複雜關係，說明生命如何迅速適應病原體等環境壓力，更展現了生物界譜出震撼人心的旋律，每個音符都在講述生存和適應的故事。正如趙教授所言：「理解生物的適應性揭示了生物系統之間的緊密聯繫，任何一方的變化都可以對物種進化和生物多樣性等其他方面產生連鎖效應，因此在生物研究中採用跨學科方法尤為重要。」探索各種系統中宿主與病原體之間的動態關係，對於加深我們對免疫疾病的認識至關重要，因為每種生物都有助我們了解在地球上複雜的生存和適應策略。