博格（Borg）：新的染色體外元件（ECE）

 

圖片來源：維基百科

最近（2021年七月）不同的科普媒體，包括Nature Briefing與Scientific American都關注這個新發現的染色體外元件（ECE，extrachromosomal element）：博格（Borg）。

所謂的染色體外元件指得是不屬於染色體DNA的DNA。原核生物與真核生物都有染色體外元件。如粒線體（mitochondria）與葉綠體（chloroplast）的基因體就是真核生物的染色體外元件。原核生物（如細菌）的染色體外元件大概就是質體（plasmid）了，這些質體小的可以只有數千個鹼基對，大的可以有數萬乃至數十萬個鹼基對。

對於細菌來說，質體的功能就是攜帶一些對生存有關的基因，如攜帶可分解抗生素的酵素（像能夠分解青黴素的beta-lactamase），讓細菌不怕抗生素。細菌之間還能共享它們的染色體外元件，這使得對抗生素有抗藥性的細菌愈來愈多，對醫療系統造成衝擊。

另外一個有名的原核生物染色體外元件是農桿菌（Agrobacterium tumefaciens）的Ti質體（Ti plasmid，Tumor-inducing plasmid）。農桿菌要有Ti質體才能將自己的DNA插入植物的基因體，達成感染植物的目的。這個功能被我們利用來製造基改作物（GMO，genetically-modified organism），讓農作物不怕害蟲或農藥。

不管是真核或原核的染色體外元件，它們的大小都有限。但是最近由加大柏克萊分校的科學家在古菌中新發現的染色體外元件「博格」，其大小可達60萬到一百萬個鹼基對，大約是它的宿主染色體的三分之一大小。

博格跟過去所發現的染色體外元件都不相同。質體是環狀的，博格是線狀的。科學家分析了四個博格的序列，發現它們似乎都和甲烷的氧化有關。序列分析顯示博格的許多DNA大概都是吸收了Methanoperedens這隻古菌的DNA。

為什麼會命名為「博格」？這個名字來自於電視影集「銀河飛龍」（Star Trek: The Next Generation）裡面的外星種族。在劇集中，博格人藉由外科手術或植入奈米探針，將其他種族的人轉變為他們的一份子。博格人藉由這個過程，不斷地吸收其他種族的資訊，讓自己變得「完美」。

因為這個最新發現的染色體外元件，似乎也是不停地吸收遺傳資訊，所以研究團隊把它命名為博格。雖然這個發現還沒有經過同儕審查，不過許多科學家都認為這是個非常有趣的發現。

參考文獻：

Borgs are giant extrachromosomal elements with the potential to augment methane oxidation Basem Al-Shayeb, Marie C. Schoelmerich, Jacob West-Roberts, Luis E. Valentin-Alvarado, Rohan Sachdeva, Susan Mullen, Alexander Crits-Christoph, Michael J. Wilkins, Kenneth H. Williams, Jennifer A. Doudna, Jillian F. Banfield

bioRxiv 2021.07.10.451761; doi: https://doi.org/10.1101/2021.07.10.451761