一项开创性研究首次直接观测到“跳跃基因”通过环状RNA分子，从捕食者转移到猎物细胞内，揭示了基因水平转移的新机制。

传统观念认为，死亡细胞的分子活动会迅速终止，其脆弱的RNA信息会迅速降解，不再有新的遗传活动。然而，由延斯·哈德（Jens Harder）及其同事领导的团队在对一种产甲烷古菌的残骸进行研究时，却发现了一个异常持久的环状RNA分子。这个环状RNA显然是由一种捕食性细菌释放的，并且在试图侵入并增殖于其受害者细胞的过程中被“抓了个正着”。

这项由德国不来梅马克斯·普朗克海洋微生物研究所研究人员取得的发现，颠覆了基因仅通过亲代向子代垂直遗传的传统认知。它明确指出，某些基因能够进行移动，并且在此次研究中，科学家们直接观测到了“跳跃基因”在物种之间，具体是从捕食者向猎物进行转移的证据。

“跳跃基因”，又称转座子，是一种广泛存在于细菌、植物、动物乃至人类基因组中的遗传寄生虫。它们可以以小RNA分子的形式从核糖核酸（RNA）中释放出来，随后利用专门的机制将自身插入到基因组的其他位置。当它们成功“着陆”到新的基因组区域时，有时能赋予细胞新的性状，从而加速进化进程。

其中，自剪接内含子（self-splicing intron）是一种特殊类型的跳跃基因。这类内含子利用一种RNA酶，即核酶（ribozyme），将自身从RNA链中剪切下来。这种独特的自我剪切能力使其在细胞内表现出异常的独立性。

然而，在一个细胞内部移动与跨越细胞界限进入另一个细胞或不同物种体内，其难度截然不同。尽管进化谱系研究长期以来暗示此类“跳跃”事件确实发生过，但研究人员普遍认为，这些移动基因通常是作为质粒或病毒的“乘客”进行传播的。延斯·哈德及其团队如今却观测到了一条全新的传播途径。

这项突破性发现始于一个缓慢生长的厌氧产甲烷微生物群落。在这个由细菌和古菌组成的群落中，研究人员意外地发现了一个占据主导地位的成员：一种微小的捕食性细菌，被命名为Candidatus Velamenicoccus archaeovorus。

这种捕食者的猎物是那些能将柠檬烯（赋予橙子香味的化合物）分解为甲烷和二氧化碳的微生物。其中，Methanothrix soehngenii是地球上最重要的产甲烷菌之一。当哈德及其同事检查Methanothrix soehngenii的菌丝时，他们发现了一些死亡的个体细胞。

这引发了一个关键问题：Candidatus Velamenicoccus archaeovorus是否正在杀死这些古菌？为了验证这一假设，研究人员需要检测到捕食者来源的分子存在于死亡的猎物细胞内部。

在分析Candidatus Velamenicoccus archaeovorus的基因组时，延斯·哈德发现了一个内含子，即一种移动遗传元件。此前，内含子RNA从未在细胞外部被观测到。这使得这项搜寻工作充满风险，但也极具价值。如果能在猎物细胞内发现这种内含子，就可能揭示基因在物种间直接转移的证据。

马克斯·普朗克海洋微生物研究所的研究人员开发了足够灵敏的方法，能够检测到细菌细胞内微量的RNA。他们设计了特异性的核酸探针，并利用显微镜技术寻找该内含子。显微图像清晰地显示，内含子RNA不仅存在于活的Candidatus Velamenicoccus archaeovorus细胞内，也存在于死亡的Methanothrix soehngenii细胞内。

这个移动基因被有效地“抓获”在其试图复制的过程中。然而，问题在于其载体，即Candidatus Velamenicoccus archaeovorus，已经杀死了新的宿主。这次基因的“跳跃”最终降落在一个已经死亡的细胞中。

核糖核酸（RNA）是活细胞中的“工作信息”分子。这些长链分子携带遗传物质的指令，指导细胞的蛋白质合成工厂运作，通常会从其两端迅速降解。因此，死亡细胞通常不会保留核糖核酸。

然而，在此次研究中，内含子RNA之所以能够存活，是因为它形成了一个环状结构。由于没有开放的末端，这种环状RNA能够抵抗通常会将其分解的酶，从而保持了其异常的稳定性。

延斯·哈德指出：“内含子RNA以其环状形式存在的稳定性是一个显著特征。在人类中，环状RNA分子影响着许多代谢过程，它们在肿瘤发展中的作用目前正受到深入研究。例如，环状RNA在针对新冠病毒和某些癌症形式的RNA疫苗开发中也具有潜在应用前景。我们的研究表明，在微生物中，跳跃基因可以通过其环状RNA转移到其他物种。”