“孤兒基因”的傳奇
日期:2013-03-01 09:16:55
或許你聽(tīng)過(guò)布萊姆·科亨的故事。作為BT創(chuàng)始人,全世界每天有無(wú)數(shù)人使用他的軟件。可十幾年過(guò)去了,依然沒(méi)有一個(gè)來(lái)自天南海北的網(wǎng)絡(luò)訊號(hào)能夠溫暖他的孤獨(dú)癥。
在基因世界,又何嘗沒(méi)有這樣的傳奇。呃,我們姑且稱它們?yōu)椤?/SPAN>孤兒基因(orphan gene)”吧。
生物學(xué)家對(duì)基因組進(jìn)行測(cè)序后,發(fā)現(xiàn)幾乎每個(gè)物種都有多達(dá)三分之一的基因總是形單影只。這可不像你在科普書(shū)籍里讀到的那樣,大多數(shù)的基因都可以被劃到幾大家族中,而且每個(gè)家族都有數(shù)百萬(wàn)年悠久的歷史。但當(dāng)酵母基因組被測(cè)序之后,情況發(fā)生了改變。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了它們孤兒基因,不屬于任何已知家族。
生物學(xué)家似乎難以自圓其說(shuō)。此前,他們一直認(rèn)為,基因一開(kāi)始并不是DNA,而是充盈在一片RNA的海洋。它們先生成一個(gè)與自己幾乎一模一樣的RNA拷貝,然后進(jìn)行蛋白質(zhì)合成,該過(guò)程被稱之為“DNA轉(zhuǎn)換”。這個(gè)全自動(dòng)的過(guò)程,致使隨機(jī)突變的可能性微乎其微。法國(guó)科學(xué)家弗朗索瓦曾斷言:“由一個(gè)一個(gè)氨基酸從頭演化,隨機(jī)拼湊成一個(gè)有用的蛋白質(zhì)的概率在事實(shí)上只能是零。”
那么,它們從何而來(lái)?上世紀(jì)70年代,科學(xué)界提出一種假說(shuō)“復(fù)制”。或許,它們?cè)诓唤?jīng)意間被多余復(fù)制,并幸運(yùn)地像正常基因那樣發(fā)揮作用,且代代繁衍下來(lái)。以視蛋白基因?yàn)槔趧?dòng)物界已發(fā)現(xiàn)數(shù)以千計(jì),這些基因都是因?yàn)橐馔鈴?fù)制而進(jìn)化的,其共同的祖先可以上溯到數(shù)億年前。
最新的假說(shuō),來(lái)自加州大學(xué)。教授卡爾·武尼斯的研究小組發(fā)現(xiàn),酵母的蛋白質(zhì)制造廠經(jīng)常會(huì)粗制濫造出一些新蛋白質(zhì),試錯(cuò)之后,自然選擇。在非編碼DNA和高度進(jìn)化的基因之間存在著一個(gè)中間態(tài),即原基因。多數(shù)原基因編譯的蛋白是中性的甚至是有害的,它們被自然淘汰。但有那么一小部分原基因是中性甚至有益的,它們會(huì)被固定地表達(dá)成蛋白質(zhì)并開(kāi)始積極進(jìn)行有益的突變。如此經(jīng)歷數(shù)百萬(wàn)年的自然選擇之后,這些有益原基因進(jìn)化成了現(xiàn)在的模樣孤兒基因。
謙虛地說(shuō),關(guān)于孤兒基因的研究尚處于起步階段。但隨著近些年越來(lái)越多的物種基因組得到測(cè)序,基因家族大團(tuán)圓的說(shuō)法一再被證明是單相思。孤兒基因在各種生命中不斷地被發(fā)現(xiàn),從蚊子到人類,從蛔蟲(chóng)到老鼠,且這個(gè)數(shù)目仍在增加。
它們總是不按理出牌,讓科學(xué)家很為難。比如在珊瑚蟲(chóng)中,孤兒基因指導(dǎo)放射狀蟄刺細(xì)胞發(fā)育成精巧的充滿毒液的噴射器官用以迷暈獵物;淡水水螅的孤兒基因指導(dǎo)其嘴周圍進(jìn)食須的發(fā)育;而北極鱈的孤兒基因則是使其在冰天雪地的北極得以生存。
如果最終我們依然無(wú)法找到它們的“親人”,也許事實(shí)上“親人”從未存在過(guò),但無(wú)論怎樣,這群孤兒與我們因緣際會(huì),在歲月里積淀完美,并真實(shí)地存在著。






