基因组的暗面

　　近几年来，越来越多的分子生物家们意识到，“垃圾DNA”的命名过于草率了，甚至连“基因”的定义也需要重写 ……

　　自从人类基因组草图绘制完成，23对染色体、30亿个碱基对，这样的常识也开始为大众所熟知。大概在2000 年时，科学家还估计人类基因组中约有10万个基因，但不出5年这一数字已跌到2-4万，目前较通行的说法是约2.5万 。

　　这些基因所包含的DNA序列，大概只有人类基因组序列总长的2%左右。也就是说，人类生命蓝图中约有98%的 信息似乎不属于什么基因，是无用的垃圾。有证据显示，至少有很大一部分垃圾DNA很像真正的垃圾，因为动物失去它们后 依然活得很好。

　　2004年美国科学家删除了小鼠基因组中超过100万个碱基对的非编码DNA(约占鼠基因组的1%)，但并没 有给这些小鼠的发育、寿命和繁殖造成可察觉的影响。当然，也许失去这些区域带来的改变极其微小，以目前的水平在实验室 里还看不出来。

　　不过，有一项新的发现不得不改变这种看法。日本的研究小组发现了有功能的假基因。科学家们培育出一种转基因小 鼠，它们带有一个名为“性别致死”的基因。这个名字可怕的外来基因在大多数小鼠身上并没造成什么负面影响，唯独在某个 品系中名符其实，所有的小鼠在幼年时就死了。

　　研究显示：在这个品系的小鼠中，外来基因偶然地插入了一个叫“makorin1-p1”的假基因，把它破坏掉 了。这个假基因是“makorin1”基因的变异版本，比“正本”要短很多，不编码蛋白质，按传统理论应该没用处。然 而事实是，它损坏后，对应的真基因也不工作了。这个假基因转录出的RNA很可能控制着真基因的表达，尽管两者位于不同 的染色体上。

　　该研究的意义在于，那些被认为是“垃圾”的基因中，很可能蕴藏着巨大的宝藏。参与实验的伊藤先生表示：“不编 码蛋白质的基因也对生存至关重要，没有什么假不假的，只是工作方式与传统基因不同——通过RNA而非蛋白质来起作用。 ”

　　还有一些非编码DNA，即使现在完全不了解它的功用，也可以断定其并不是垃圾。美国科学家曾对比研究了人、大 鼠、小鼠、鸡、狗、鱼等多个物种的基因组，发现其中存在一些极其相似乃至完全相同的DNA序列。

　　这些序列位于非编码区域中，共有480个，在人、大鼠和小鼠身上完全相同，与狗、鸡、鱼对应序列的相似度也远 远超过各物种基因组平均相似度。这意味着在人和鼠的祖先分家后的7500万年间，这些序列没有发生任何改变，这是极其 不可思议的。

　　可以说，编码蛋白质并不是DNA的全部意义，那些非编码区域，也许有一部分像上面实验所显示的那样没有明显功 能，但更多的部分人类还不了解，不能先入为主地将它们扔进垃圾堆。实际上，那一大堆“垃圾”里，已经长出了一些让科学 家眼花缭乱的东西，而这还只是冰山一角。

　　垃圾DNA从何而来？

　　人们对垃圾DNA的来源提出了多种解释，比如有一部分垃圾来自病毒。逆转录病毒是一类以RNA为遗传物质的病 毒，其中人类最熟悉的是艾滋病病毒。它们侵袭宿主细胞时，会把自身的RNA转换成DNA，插入基因组中，并跳来跳去大 量复制。

　　从DNA到RNA的过程叫转录，反过来就叫做逆转录，这也是这类病毒的名称由来。逆转录病毒有的会致病，如引 起艾滋病或癌症等，也有的没什么影响。在进化历程中，有许多逆转录病毒DNA留在了人类基因组里，成为垃圾。

　　关于“假基因”

　　还有一些垃圾DNA可能是死亡基因的遗骸，称为“假基因”。科学家认为，它们原本是编码蛋白质的真基因，由于 发生变异而失去功能，被弃之不用。它们的序列与真基因非常相似，但有着细微差别。虽说去掉假基因不会影响机体的功能， 但偶尔某个假基因发生变化、死而复生，倒可能造成麻烦。

　　由于假基因的存在不增加或减少生物的生存优势，所以进化过程很难把它们从基因组里清扫出去，就好像把东西扔到 了垃圾桶里，却没人把垃圾桶拿出去清理，结果越积越多。假基因在生物基因组中大量存在，人体内就有约2万个，几乎与真 基因的数量相当。

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