根據(jù)12月20日發(fā)表在《Cell Reports》上的一項(xiàng)研究，人類仍在進(jìn)化新的基因。研究人員報(bào)告說(shuō)，隨著我們的血統(tǒng)進(jìn)化，至少有155個(gè)人類基因從以前被認(rèn)為是“垃圾”的DNA區(qū)域中涌現(xiàn)出來(lái)，其中包括大約400萬(wàn)至600萬(wàn)年前人類從黑猩猩中分離出來(lái)的兩個(gè)人類特有的基因。

“我認(rèn)為這是一項(xiàng)偉大的研究，”Salk研究所的生物學(xué)家Alan Saghatelian說(shuō)，他沒(méi)有參與這項(xiàng)工作。他補(bǔ)充說(shuō)，如果有更多這樣的基因隱藏在顯而易見(jiàn)的地方，他“不會(huì)感到驚訝”。

這項(xiàng)新研究中描述的基因之所以長(zhǎng)時(shí)間未被發(fā)現(xiàn)，是因?yàn)樗鼈兒苄?它們的長(zhǎng)度最多只有300個(gè)核苷酸，而一個(gè)典型的人類基因平均有10到15,000個(gè)堿基對(duì)。Saghatelian解釋說(shuō)，盡管它們擁有開(kāi)始和停止密碼子，可以像傳統(tǒng)基因一樣被細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄機(jī)制讀取，但這些所謂的微基因——有時(shí)被稱為短開(kāi)放閱讀框架(sORFs )——長(zhǎng)期以來(lái)一直被認(rèn)為是沒(méi)有功能的。

但最近的研究發(fā)現(xiàn)，敲除sORFs 會(huì)阻礙細(xì)胞生長(zhǎng)，這表明它們畢竟很重要。例如，2020年的一項(xiàng)研究在人類細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了數(shù)百種功能性sORFs ，無(wú)論是在基因組的編碼區(qū)還是非編碼區(qū)。希臘瓦里亞歷山大弗萊明生物醫(yī)學(xué)科學(xué)研究中心的計(jì)算進(jìn)化生物學(xué)家Nikolaos Vakirlis對(duì)這個(gè)數(shù)字很感興趣，他和他的同事們覺(jué)得有必要進(jìn)一步研究這些基因上的奇怪現(xiàn)象，并推出了最新發(fā)表的研究。Vakirlis說(shuō):“我們到處都能發(fā)現(xiàn)特定物種的基因。所以它們的起源必須有一條進(jìn)化路線。

利用2020年研究的數(shù)據(jù)，研究小組掃描了人類和脊椎動(dòng)物的基因組，尋找產(chǎn)生蛋白質(zhì)的功能性sORFs 。然后，利用已知的人類和脊椎動(dòng)物系統(tǒng)發(fā)育信息，他們預(yù)測(cè)了在進(jìn)化史上出現(xiàn)新的微基因時(shí)估計(jì)的sORFs 之間的進(jìn)化關(guān)系。

通過(guò)這一過(guò)程，研究小組確定了所有脊椎動(dòng)物共有的155個(gè)微基因。根據(jù)之前研究的數(shù)據(jù)，其中44種對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)至關(guān)重要。其中三種具有與肌肉萎縮癥、色素性視網(wǎng)膜炎和Alazami綜合征等疾病相關(guān)的疾病標(biāo)志物。研究小組還發(fā)現(xiàn)了一種與人類心臟組織有關(guān)的微基因，這種基因在大約700萬(wàn)到900萬(wàn)年前黑猩猩和人類從大猩猩中分離出來(lái)后突然出現(xiàn)。

有趣的是，Vakirlis和他的同事們發(fā)現(xiàn)這些新基因是從DNA的非編碼區(qū)域產(chǎn)生的，而不是通過(guò)突變或復(fù)制現(xiàn)有的基因。雖然基因復(fù)制被認(rèn)為是所有物種新基因的主要來(lái)源，但微基因的出現(xiàn)可能解釋了人類如何發(fā)展出一些獨(dú)特的人類特征，以及其他動(dòng)物如何獲得獨(dú)特的物種特異性表型。

Dana Farber癌癥研究所的醫(yī)生、Broad研究所的博士后研究員John Prensner沒(méi)有參與這項(xiàng)研究，他在電子郵件中說(shuō):“這項(xiàng)研究真的很重要?！彼忉屨f(shuō)，科學(xué)家們已經(jīng)知道sORFs 和其他非規(guī)范的開(kāi)放閱讀框架有一段時(shí)間了，但還沒(méi)有確定它們可能做什么。他解釋說(shuō)，即使在今天，微基因也是一種潛在的進(jìn)化途徑。它們編碼“原始蛋白質(zhì)”，或生物體開(kāi)始嘗試的小蛋白質(zhì)。這些蛋白質(zhì)可能無(wú)處可去，隨著時(shí)間的推移會(huì)從基因組中消失，但也可能具有有用的功能，最終在基因組中固定下來(lái)。

Vakirlis說(shuō)，“可能有更多的”sORFs 等待發(fā)現(xiàn)，也許更多的sORFs 與疾病有關(guān)。他指出:“這些只是在兩種細(xì)胞系上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)?！彪S著在其他細(xì)胞系上進(jìn)行更多的實(shí)驗(yàn)，研究人員可能會(huì)發(fā)現(xiàn)大量與健康相關(guān)的信息，“并開(kāi)始思考我們是否可以將[sORFs ]靶向于治療目的?！?/p>