垃圾的基因還真的是垃圾？

垃圾基因的發現

上宿世紀科學史上最重年夜的一件事就是DNA雙螺旋布局的破譯。從此，我們知道了基因以及它的感化。但自那今后，我們對DNA和基因的領會一向還在不竭深化。

當科學家初次弄清晰DNA上的堿基是若何指導卵白質合當作的時辰，他們覺得，所有DNA上的堿基都是為了編碼制造卵白質而存在的。然而，到了20宿世紀70年月，有一點變得越來越清晰了，即基因組中僅有一小部門DNA序列介入了編碼卵白質，其余則都是垃圾基因。它們不介入卵白質的合當作，在生命勾當中沒有顯示出任何心理功能。

例如，科學家第一次對人類基因組進行測序時驚奇地發現，在長達30億對堿基的人類基因組中，傳統意義上的基因（即編碼卵白質的DNA片段）居然如斯稀少。最起頭他們展望，至少應該存在10萬或更多的基因，可是最后才找到了年夜約3.5萬個，并且最終獲得確認的只有2.1萬個擺布。殘剩的年夜量DNA全都是沒有效的“垃圾”。

是真“垃圾”仍是假“垃圾”？

但盡管如許，良多生物學家依然認為，這些垃圾基因可能有某些次要的功能，好比調節其他有效基因的活性等。為了確證這一點，2003年，美國啟動了ENCODE打算（該項目至今還在進行中）。至2012年，ENCODE打算一共對人類基因組中3%的DNA序列進行了闡發和研究。得出的結論是：在調查過的DNA序列中，年夜約有80%至少從生物化學的角度來看是據有某些功能的。這項當作果被評為2012年全球科技十年夜新聞之一。

如斯一來，垃圾基因的比例就年夜年夜縮小了。可是，一些生物學家對ENCODE的結論并不服氣。美國休士頓年夜學的丹·格厄爾就是此中之一。

他和ENCODE的底子不合在于若何界說“基因是具有功能的”。在ENCODE打算中，只要不雅察到某段DNA序列在生物化學上表示出輕細的活性，就鑒定它是具有功能的。但在格厄爾看來，這是遠遠不敷的。相反，他認為，只有當一段DNA序列是為了某個實其實在的心理用途進化來的，一旦被突變粉碎，就會發生有害的影響，只有如許的DNA序列，才能被界說為具有功能的。

換句話說，他認為ENCODE對有效基因的界說太寬泛了，這就比如說，你如果把動物界說當作“會動的物體”，那么滾動的石頭，流動的水也可以算是“動物”了。

進化需要年夜量垃圾基因

格厄爾認為，很多人之所以難以接管DNA上垃圾基因占絕年夜大都這一事實，一個勁地要為垃圾基因“翻案”，是因為他們沒考慮到垃圾基因在進化上的主要感化。

我們知道，生物進化的內涵驅動力是基因突變。造當作突變的原因有紫外線的照射、在細胞割裂過程中DNA復制犯錯等。突變是隨機的，就是說在整條DNA上任何一個位置，非論是有效基因仍是垃圾基因占有的位置，發生突變的概率是均等的。在進化過程中，子代往往從父輩那邊遺傳了一年夜堆突變基因。若是這些突變造當作嚴重的后果，有些子輩在未生下本身的子嗣之前就會死去。進化經由過程這種體例來阻止一個物種中有害突變的逐代堆集，不如許的話，就會危及整個物種的保存。

我們不妨試想一下，借使倘使我們身上年夜大都的DNA具有某種心理功能，那意味著，年夜大都突變將落在這些DNA序列上，生下的年夜大都孩子將會因有著如許那樣的缺陷而不克不及傳宗接代。為了獲得一個健康的孩子，要以生下良多出缺陷的孩子為價格。這是與現實環境不符的。相反，若是我們的年夜部門DNA是垃圾，那么年夜大都的突變就不會對我們的繁衍造當作影響。

格厄爾計較了一下，在分歧環境下為了可以或許進化，一對佳耦需要生幾多孩子才能避免堆集太多有害的突變。

他發現，若是整個基因組的DNA序列都具有心理功能，這對佳耦需要年夜約生1億個孩子，才能包管此中有2個是正常的（2個是包管人類不至于數代之后滅盡的最低數量）。即使基因組中只有1/4的DNA序列據有心理功能，每對佳耦平均也要生近4個孩子，才能包管有2個是正常的。

考慮到基因突變率和史前人類的平均生殖率，格厄爾計較表白，我們的DNA中年夜約僅有8%到14%可能具有某種實其實在的心理功能。這與2014年的另一項研究所下的結論不約而合。在那項研究中，科學家將我們的基因組與其他物種的基因組進行了比力，得出結論：人類基因組中年夜約僅有8%具有某種實其實在的心理功能，所以只有2.1萬個有效基因并不奇異。

文章出處：百度知道日報（）