垃圾的基因还真的是垃圾？

垃圾基因的发现

上宿世纪科学史上最重年夜的一件事就是DNA双螺旋布局的破译。从此，我们知道了基因以及它的感化。但自那今后，我们对DNA和基因的领会一向还在不竭深化。

当科学家初次弄清晰DNA上的碱基是若何指导卵白质合当作的时辰，他们觉得，所有DNA上的碱基都是为了编码制造卵白质而存在的。然而，到了20宿世纪70年月，有一点变得越来越清晰了，即基因组中仅有一小部门DNA序列介入了编码卵白质，其余则都是垃圾基因。它们不介入卵白质的合当作，在生命勾当中没有显示出任何心理功能。

例如，科学家第一次对人类基因组进行测序时惊奇地发现，在长达30亿对碱基的人类基因组中，传统意义上的基因（即编码卵白质的DNA片段）居然如斯稀少。最起头他们展望，至少应该存在10万或更多的基因，可是最后才找到了年夜约3.5万个，并且最终获得确认的只有2.1万个摆布。残剩的年夜量DNA全都是没有效的“垃圾”。

是真“垃圾”仍是假“垃圾”？

但尽管如许，良多生物学家依然认为，这些垃圾基因可能有某些次要的功能，好比调节其他有效基因的活性等。为了确证这一点，2003年，美国启动了ENCODE打算（该项目至今还在进行中）。至2012年，ENCODE打算一共对人类基因组中3%的DNA序列进行了阐发和研究。得出的结论是：在调查过的DNA序列中，年夜约有80%至少从生物化学的角度来看是据有某些功能的。这项当作果被评为2012年全球科技十年夜新闻之一。

如斯一来，垃圾基因的比例就年夜年夜缩小了。可是，一些生物学家对ENCODE的结论并不服气。美国休士顿年夜学的丹·格厄尔就是此中之一。

他和ENCODE的底子不合在于若何界说“基因是具有功能的”。在ENCODE打算中，只要不雅察到某段DNA序列在生物化学上表示出轻细的活性，就鉴定它是具有功能的。但在格厄尔看来，这是远远不敷的。相反，他认为，只有当一段DNA序列是为了某个实其实在的心理用途进化来的，一旦被突变粉碎，就会发生有害的影响，只有如许的DNA序列，才能被界说为具有功能的。

换句话说，他认为ENCODE对有效基因的界说太宽泛了，这就比如说，你如果把动物界说当作“会动的物体”，那么滚动的石头，流动的水也可以算是“动物”了。

进化需要年夜量垃圾基因

格厄尔认为，很多人之所以难以接管DNA上垃圾基因占绝年夜大都这一事实，一个劲地要为垃圾基因“翻案”，是因为他们没考虑到垃圾基因在进化上的主要感化。

我们知道，生物进化的内涵驱动力是基因突变。造当作突变的原因有紫外线的照射、在细胞割裂过程中DNA复制犯错等。突变是随机的，就是说在整条DNA上任何一个位置，非论是有效基因仍是垃圾基因占有的位置，发生突变的概率是均等的。在进化过程中，子代往往从父辈那边遗传了一年夜堆突变基因。若是这些突变造当作严重的后果，有些子辈在未生下本身的子嗣之前就会死去。进化经由过程这种体例来阻止一个物种中有害突变的逐代堆集，不如许的话，就会危及整个物种的保存。

我们不妨试想一下，借使倘使我们身上年夜大都的DNA具有某种心理功能，那意味着，年夜大都突变将落在这些DNA序列上，生下的年夜大都孩子将会因有着如许那样的缺陷而不克不及传宗接代。为了获得一个健康的孩子，要以生下良多出缺陷的孩子为价格。这是与现实环境不符的。相反，若是我们的年夜部门DNA是垃圾，那么年夜大都的突变就不会对我们的繁衍造当作影响。

格厄尔计较了一下，在分歧环境下为了可以或许进化，一对佳耦需要生几多孩子才能避免堆集太多有害的突变。

他发现，若是整个基因组的DNA序列都具有心理功能，这对佳耦需要年夜约生1亿个孩子，才能包管此中有2个是正常的（2个是包管人类不至于数代之后灭尽的最低数量）。即使基因组中只有1/4的DNA序列据有心理功能，每对佳耦平均也要生近4个孩子，才能包管有2个是正常的。

考虑到基因突变率和史前人类的平均生殖率，格厄尔计较表白，我们的DNA中年夜约仅有8%到14%可能具有某种实其实在的心理功能。这与2014年的另一项研究所下的结论不约而合。在那项研究中，科学家将我们的基因组与其他物种的基因组进行了比力，得出结论：人类基因组中年夜约仅有8%具有某种实其实在的心理功能，所以只有2.1万个有效基因并不奇异。

文章出处：百度知道日报（）