“共享”基因物种跨越之谜

　　“共享”基因物种跨越之谜

　　一对双胞胎

　　“共享单车”你或许见得多了，“共享基因”你听说过没有？在我们身体里存在的基因，有可能与蜥蜴、小丑鱼、青蛙、螃蟹，乃至海胆和海鞘这些原始物种相似？事实上，在整个生物进化过程中，物种间的转移是一件经常发生而且再正常不过的事。准备好跟着跳跃基因一起跳进它的世界了吗？

　　文、图/广州日报全媒体记者 黄岚

　　通讯员张灿城

　　最新研究

　　物种跨越：

　　或为人类进化的新型遗传方式

　　“跳跃基因”这个名字很形象，单看字面上的含义，我们很容易理解，这种基因的特性就是“从一个地方‘跳’去另一个地方”。不过这种特殊基因的能耐，绝非我们想象中那样，仅限于在同一物种间“游走”那么简单。

　　不久前，在《Genome Biology（基因组生物学）》的科学期刊上，刊登了最新的研究结果，论文通过分析“跳跃基因”在不同生物体基因组中的存在，研究了它在哺乳动物中的可能作用，并由此得出结论——这些跳跃基因的活动促进了哺乳动物的进化，而人就是一种哺乳动物。

　　说得明白一点，就是某些基因会神通广大地“跨物种”存在，跳跃基因在哺乳动物、爬行动物、鱼类、两栖动物、节肢动物和原始物种的生物体中，具有极为相似的分布。在这次的研究中，来自阿德莱德大学遗传与进化系的研究人员，还发现了跳跃基因新的横向转移目的地——寄生虫载体，也就是说臭虫、水蛭或者蝗虫之类，都可能与我们拥有相似的基因。除此之外，他们在蝙蝠和青蛙等新的谱系中，也发现了跳跃基因家族成员“BovB”的身影。

　　从细菌到人类，实际上，自然界中基因的物种间转移几乎无处不在。跳跃基因就像一名身手灵活的游击队队员，能够在基因组各处移动，有时甚至会插入到其他基因中。所以在过去，它们常常被看作是一无是处的寄生虫，不需要为宿主贡献什么，就可以复制自身并一代一代地传承下去。

　　然而科学发展的步伐从未停歇，通过这些年的研究，人类终于发现曾被误认为是“垃圾”的跳跃基因，其实也身兼重任。没有一成不变的生活，也没有一成不变的生命。跳跃基因的存在的意义，就是为人类乃至地球上的各种不同“生命”，增加更多“可能性”。

　　专家解惑

　　在牛的体内，为何会有蛇的基因？

　　千万年前，当一只蜱虫叮咬了蛇之后，又叮咬了一头牛，这样的偶然事件对进化史产生了怎样的影响？今时今日，澳大利亚阿德莱德大学的最新研究成果可以解释因果——跳跃基因能够在物种间水平转移。蜱虫的这两口，使蛇体内的某个基因，被“水平转移”到了牛的基因组中固定下来，并流传至今。这便是跳跃基因的“神奇之处”。

　　一直以来，我们对于“跳跃基因”，对于因跳跃基因而发生的“物种转移”，知之甚少。就此，记者采访到北京理工大学生命学院谭信教授，一起“解读”这种为生命带来无限“可能性”的特殊基因。

　　“跳跃基因的概念，是著名美国遗传学家芭芭拉·麦克林托克在上个世纪40年代提出的，最初它并不被承认，直到上个世纪60~70年代寻找到更多的跳跃基因，这一概念才广泛地被接受，麦克林托克因此获得1983年的诺贝尔生理学和医学奖。”谭信教授告诉记者，跳跃基因的另一个说法叫转座子，不但能够协助病毒传播，还可以借助某些生物进行横向传播。“比如上述例子中，蜱虫吸了蛇血，把蛇的基因带进了自己的体内，如果一些具有蛇基因的蜱虫叮咬牛，就会把蛇的基因传递给了牛。”

　　人类会因为跳跃基因的插入破坏正常的基因结构，引起诸如血友病等疾病，这种“转座”一般对生物体是有害的。但谭信教授表示，也有少量的“插入”可能为某些基因带来好处，使带有这种“插入”的个体在自然选择中保留下来，造成生命的进化。

　　“同卵双胞胎”，为何性格南辕北辙？

　　跳跃基因还有没有其他作用？今年6月，阳明大学脑科学研究所副教授蔡金吾，利用诺贝尔奖的“跳跃基因”技术，应用在大脑发育疾病筛检，找出30多个可能造成大脑发育疾病的基因，成果发表在国际顶尖期刊《Nature Communications（自然通讯）》上。

　　来自美国生物研究中心遗传学实验室的研究者表示，生物体胚胎大脑细胞的跳跃基因，同样具有“跳跃”能力，这些细胞最终会成长为大脑神经细胞。即使是由同一对父母所带大的同卵双胞胎，他们的心智功能、行为特征，以及罹患心理或神经衰退疾病的机率也可能会截然不同，这背后的原因之一就是“跳跃基因”。

　　“人类基因组中绝大多数的跳跃基因都是沉默的，也可以称之为‘死亡状态’，我们在基因组中看到的成百万的拷贝，基本是以前基因‘跳跃’留下的‘化石’，但也有少量跳跃基因仍然保持转座活性。”谭信教授说，同卵双胞胎最开始的遗传组成完全相同，但在发育过程中由于跳跃基因“蠢蠢欲动”，会造成一对双胞胎的基因组逐渐出现差异，造成他（她）们在心智功能、行为特征及患病的机率的某种差异。

　　值得注意的是，在与记忆形成有关的海马神经元的前体细胞中，出现更多保持转座活性的跳跃基因“L1”的拷贝。跳跃基因造成海马神经元“多样性”的结果，或许有助于提高个体的记忆力，但谭信教授同时也表示，这种较强的“跳跃”活动，并不一定总带来好的结果——另有研究发现，精神分裂症患者的大脑前叶有更多的“L1”转座活动；而在我们大脑里的“L1”转座，还可能与孤独症有关。

　　庆幸的是，这些关于跳跃基因的研究，都可能为一些神经系统疾病提供新的诊断指标。

　　延伸阅读

　　“跳跃”

　　物种间的“征服战”

　　跳跃，是一种动态的改变，也是一种较量与征服。研究者发现，细胞器和细胞核之间的基因也会发生跳跃，跳跃可能是它们在进化中相互“征服”的一种方式。为了更好地适应和生存，“跳跃”的本质，就是物种之间的“征服战”。

　　不仅仅是在动物界，在植物界中也能发现跳跃基因的“战场”——我们在菜市场所见到的五颜六色的玉米粒，属于天然玉米的一种自然现象，由于跳跃基因“作祟”，让玉米粒出现不同颜色。这种现象其实在生物中很常见，比如说拥有紫色、绿色和红色的葡萄，还用从浅橙到深红颜色的血橙果肉，乃至番茄的各种奇形怪状等等，都与转座子和基因之间的作用有关。

　　谭信教授告诉记者，跳跃基因的活动，实际上就是一种物种间自然发生的现象，而且不光是跳跃基因，其他DNA序列都可以通过某种渠道，比如寄生生物和病毒，在物种间进行横向转移。“在人体生存的各种细菌的基因，也会时常进入我们的细胞内。如果能认识到，这种基因转移现象在自然界分分秒秒地发生着，哪怕在我们的基因组中，也存在着数以万计的‘游击队员’，我们对它们就不会恐惧。”

　　人类身上共有2万多个基因，找出哪些基因与疾病有关，将有助于提早筛检疾病，甚至发展新的治疗策略。谭信教授表示，跳跃基因的结构和功能的发现，完全有赖于基因组测序技术的发展。“未来或许可以开发出新的药物控制跳跃基因的活性，达到预防和控制疾病的目的。”