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孤儿基因的传奇

2019-07-16 23:42:00来源:励志吧0次阅读

“孤儿基因”的传奇

或许你听过布莱姆·科亨的故事。作为BT创始人,全世界每天有无数人使用他的软件。可十几年过去了,依然没有一个来自天南海北的络讯号能够温暖他的孤独症。

在基因世界,又何尝没有这样的传奇。呃,我们姑且称它们为“孤儿基因(orphan gene)”吧。

生物学家对基因组进行测序后,发现几乎每个物种都有多达三分之一的基因总是形单影只。这可不像你在科普书籍里读到的那样,大多数的基因都可以被划到几大家族中,而且每个家族都有数百万年悠久的历史。但当酵母基因组被测序之后,情况发生了改变。科学家们发现了它们孤儿基因,不属于任何已知家族。

生物学家似乎难以自圆其说。此前,他们一直认为,基因一开始并不是DNA,而是充盈在一片RNA的海洋。它们先生成一个与自己几乎一模一样的RNA拷贝,然后进行蛋白质合成,该过程被称之为“DNA转换”。这个全自动的过程,致使随机突变的可能性微乎其微。法国科学家弗朗索瓦曾断言:“由一个一个氨基酸从头演化,随机拼凑成一个有用的蛋白质的概率在事实上只能是零。”

那么,它们从何而来?上世纪70年代,科学界提出一种假说“复制”。或许,它们在不经意间被多余复制,并幸运地像正常基因那样发挥作用,且代代繁衍下来。以视蛋白基因为例,在动物界已发现数以千计,这些基因都是因为意外复制而进化的,其共同的祖先可以上溯到数亿年前。

最新的假说,来自加州大学。教授卡尔·武尼斯的研究小组发现,酵母的蛋白质制造厂经常会粗制滥造出一些新蛋白质,试错之后,自然选择。在非编码DNA和高度进化的基因之间存在着一个中间态,即原基因。多数原基因编译的蛋白是中性的甚至是有害的,它们被自然淘汰。但有那么一小部分原基因是中性甚至有益的,它们会被固定地表达成蛋白质并开始积极进行有益的突变。如此经历数百万年的自然选择之后,这些有益原基因进化成了现在的模样孤儿基因。

谦虚地说,关于孤儿基因的研究尚处于起步阶段。但随着近些年越来越多的物种基因组得到测序,基因家族大团圆的说法一再被证明是单相思。孤儿基因在各种生命中不断地被发现,从蚊子到人类,从蛔虫到老鼠,且这个数目仍在增加。

它们总是不按理出牌,让科学家很为难。比如在珊瑚虫中,孤儿基因指导放射状蛰刺细胞发育成精巧的充满毒液的喷射器官用以迷晕猎物;淡水水螅的孤儿基因指导其嘴周围进食须的发育;而北极鳕的孤儿基因则是使其在冰天雪地的北极得以生存。

如果最终我们依然无法找到它们的“亲人”,也许事实上“亲人”从未存在过,但无论怎样,这群孤儿与我们因缘际会,在岁月里积淀完美,并真实地存在着。

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