内部错误:请联系技术支持。如果千百万年来每一个可能的错误都被排除了,你就不会期望在进化过程中出现任何错误。不幸的是,这并没有发生在人类DNA上。对不起,达尔文。
地球上可能有78亿人,但与那些自我复制速度如此之快的微生物相比,这根本不算什么,如果有微生物那么多的人类在地球上,我们就需要很多个地球。人类的基因也极其复杂。不同于酵母的基因只会非常有效地制造一种东西,在我们的基因里可能潜伏着奇怪的DNA,产生许多笨拙而低效的影响。巴斯大学的劳伦斯·赫斯特教授和他的团队正在研究人类DNA中出现各种故障的原因。
人类和其他种群规模相对较小的物种并不能通过进化来维持完美的遗传状态。如果我们是拥有同样缺陷DNA的单细胞生物,那么我们早就达尔文化了。
“如果一种突变不是很好,选择最终会在足够长的时间内消除这个突变,”Hurst最近在《Molecular Biology and Evolution》上发表了一项研究,“但在小群体中,突变普遍化普遍所需的幸运突变会更少,摆脱这些有害突变的时间也更少。”
想想看,所有最闪亮、最新的电脑型号都在用超高清播放同一段音乐视频。这种事就像池塘里的藻类一样。人类DNA将会在那堆用过的DNA中。我们的程序被错误所困扰,因为当一个群体出现了可能对他们有害的突变时,他们经常会随机改变。想想一个新的但非常复杂的电脑程序(还记得现在已经过时的Windows XP一直死机的时候吗?)。XP有许多升级的功能,但当这些更复杂的操作不能完美地执行时,它会直接蓝屏死机。
微生物种群数量庞大,繁殖速度快,编程往往比较简单,但效率高得多。这是因为代码写在了细胞内。DNA以串的形式制造蛋白质,供细胞读取。末端的蛋白质,也就是终止密码子,会告诉细胞停止读取。有三种终止密码子。这些密码子中的任何一个都可以存在于任意的基因中,但是TAA密码子在关闭细胞程序时要优先于TGA密码子和标签密码子。那么,随着物种的进化,自然选择是否会更符合逻辑地推动TAA密码子?
“总的来说,种群较少的物种更容易衰落,选择的效率降低。”Hurst说道,“这一理论被称为近乎中性的假说。此外,当基因制造蛋白质时,我们会制造大量的RNA转录本,其中许多无法使用。”
无意冒犯,但人类DNA经常以产生垃圾转录本而告终。不到2%的DNA编码为蛋白质。无论什么基因开关被打开或关闭,也会经历一个高水平的衰变。有缺陷的基因可以以任何理由表达,有时仅仅是因为下一个基因是功能性的。TAA密码子在大量海藻中更加一致。在快速繁殖的微生物中,偶然发生的情况并不重要,所以自然选择删除了可能出现故障的突变,这使得TAA成为显性密码子。那么,有可能以这种方式重新编程人类DNA吗?
Hurst相信这个有一天是可能的,但我们的技术还没有到那一步。基因编辑做了一些十年前才出现在科幻小说中的不可思议的事情。问题是,升级人类基因以使用TAA将需要种系编辑,这将确保被编辑者的后代和整个遗传系也将继承TAA优势。这种类型的编辑仍然有太多的安全隐患有待确认。那些本不应该被编辑的DNA部分最终仍可能受到这一过程的影响,而科学家们真的不想这样做。然而,Hurst的工作仍然是一个突破,毫无疑问,它将影响我们未来如何提高基因水平。
“我们提供的证据表明,人类DNA努力保持最佳状态,从而将最常见的和最好别做的等同起来,”他说道,“更具体地说,当为基因治疗设计替代基因时,我们建议使用TAA作为终止,尽管它在人类DNA中并不常见。”
不要因为想到我们的基因就像一台不断出错的电脑而过于沮丧。对我们来说,这么长时间以来,进化肯定做对了一些事情。
(独家编译:楚楚、龙飞)
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