美科學(xué)家發(fā)現(xiàn)“垃圾DNA”對于生物進(jìn)化具有重要意義
科學(xué)時(shí)報(bào)2005年7月25日報(bào)道 酵母和蠕蟲之類的簡單生物是如何進(jìn)化為鳥和哺乳動物這樣的復(fù)雜生物的呢？一項(xiàng)針對基因組進(jìn)行的廣泛比較研究顯示，問題的答案可能就隱藏在生物的垃圾脫氧核糖核酸（DNA）中。美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，生物越復(fù)雜，其攜帶的垃圾DNA就越多，而恰恰是這些沒有編碼的“無用”DNA幫助高等生物進(jìn)化出了復(fù)雜的機(jī)體。
自從第一個(gè)真核生物——包括從酵母到人類的有細(xì)胞核的生物的基因組被破譯以來，科學(xué)家一直想知道，為什么生物的大多數(shù)DNA并沒有形成有用的基因。從突變保護(hù)到染色體的結(jié)構(gòu)支撐，對于這種所謂的垃圾DNA的可能解釋有許多種。但是去年從人類、小鼠和大鼠身上得到的完全一致的關(guān)于垃圾DNA的研究結(jié)果卻表明，在這一區(qū)域中可能包含有重要的調(diào)節(jié)機(jī)制，從而能夠控制基礎(chǔ)的生物化學(xué)反應(yīng)和發(fā)育進(jìn)程，這將幫助生物進(jìn)化出更為復(fù)雜的機(jī)體。與簡單的真核生物相比，復(fù)雜生物有更多的基因不會發(fā)生突變的事實(shí)無疑極大地強(qiáng)化了這一發(fā)現(xiàn)。
為了對這一問題有更深的了解，由美國加利福尼亞大學(xué)圣塔克魯斯分校(UCSC)的計(jì)算生物學(xué)家David Haussler領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組，對5種脊椎動物——人、小鼠、大鼠、雞和河豚——的垃圾DNA序列與4種昆蟲、兩種蠕蟲和7種酵母的垃圾DNA序列進(jìn)行了比較。研究人員從對比結(jié)果中得到了一個(gè)驚人的模式：生物越復(fù)雜，垃圾DNA似乎就越重要。
這其中暗含的可能性在于，如果不同種類的生物具有相同的DNA，那么這些DNA必定是用來解決一些關(guān)鍵性的問題的。酵母與脊椎動物共享了一定數(shù)量的DNA，畢竟它們都需要制造蛋白質(zhì)，但是只有15%的共有DNA與基因無關(guān)。研究小組在7月14日的《基因組研究》雜志網(wǎng)絡(luò)版上報(bào)告說，他們將酵母與更為復(fù)雜的蠕蟲進(jìn)行了比較，后者是一種多細(xì)胞生物，發(fā)現(xiàn)有40%的共有DNA沒有被編碼。隨后，研究人員又將脊椎動物與昆蟲進(jìn)行了對比，這些生物比蠕蟲更為復(fù)雜，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有超過66%的共有DNA包含有沒有編碼的DNA。
參與該項(xiàng)研究工作的UCSC計(jì)算生物學(xué)家Adam Siepel指出，有關(guān)蠕蟲的研究結(jié)果需要慎重對待，這是由于科學(xué)家僅僅對其中的兩個(gè)基因組進(jìn)行了分析。盡管如此，Siepel還是認(rèn)為，這一發(fā)現(xiàn)有力地支持了這樣一種理論，即脊椎動物和昆蟲的生物復(fù)雜性的增加主要是由于基因調(diào)節(jié)的精細(xì)模式。
西雅圖華盛頓大學(xué)的分子生物學(xué)家Philip Green對此表示同意。他說，“這一研究成果令人信服�！钡瑫r(shí)強(qiáng)調(diào)，對所有未被生物共享的沒有編碼的DNA的研究依然沒有定論。
