“黑暗DNA”是暗物质的生物近亲,蕴含生物进化最深层的秘密

我们可能听说过“暗物质”,这种神秘的物质占了宇宙总质量的27%,但它无法通过常规手段被检测到。但我们不需要深入外太空去寻找一个棘手的谜。“黑暗DNA”是暗物质的生物学上的近亲。从某种意义上说,尽管我们不能看见它们,但我们知道它是存在的。而和它一起隐藏可能是进化的一些最深层的秘密。

“黑暗DNA”是暗物质的生物近亲,蕴含生物进化最深层的秘密

科学家绘制的基因组图越多,他们就越能准确地了解基因序列是如何在完全成形的动物体内得到反映的。我们终于明白了长颈鹿为什么这么高,蛇这么长,科学家们通过基因,就能对这些现象给出合理的解释。但每隔一段时长,每当科学家们想要知道基因在做什么,当他们想要找出答案的时候,总会空手而归。

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发表在《对话》杂志上的一篇文章中,进化生物学家亚当·哈格里夫斯描述了在研究沙鼠时碰到这样的障碍,沙鼠是一种比它的名字所暗示的要可爱得多的动物。这些小毛球特别容易患2型糖尿病,因此哈格里夫斯和他的同事们试图通过检测一种叫做Pdx1的基因来解释这一现象,该基因控制胰岛素的产生。但pdx1基因并没有在沙鼠的基因中被找到,而且围绕pdx1的还有87个基因也不存在。

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事实是,我们知道沙鼠有Pdx1基因,因为它对生存是绝对必要的。更重要的是,其他87个缺失基因中,有很多也是必不可少的。为了确认这一点,哈格里夫斯和他的同事们在沙鼠肌肉组织中寻找了某种化学物质,而这些化学物质本来是由缺失的基因所产生的。果然,通过特殊手段,科学家们终于发现pdx1就在沙鼠的DNA中。但是为什么基因不在它们应该存在的地方呢?

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顺便说一下,沙鼠并不是唯一有错位基因的动物。事实上,有200多个基因还没有在鸟类身上被发现,但是我们知道它们肯定就在鸟类体内。Pdx1及其周围的基因,以及丢失的鸟类基因,都富含G和C分子,这在基因测序技术中历来难以被检测到。奇怪的是这些基因并没有出现在我们所期望的地方,我们找寻它们就像大海捞针一样,而这些基因就像故意把我们的注意力转移了。

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后来科学家们又在沙鼠的基因测序中发现了一个小小的惊喜。沙鼠基因组的一部分似乎比其他任何部分更容易发生变异。而这个部分充斥着G和C分子。因为我们现代的基因测序技术还不能很好地识别出这些缺失的基因,所以猜测它们可能存在的地方没有我们想象中的那么简单。

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所以问题是,这些“突变热点”可能是进化本身的关键成分之一。显然,进化依赖于变异才能进步。一旦一个特性出现,自然选择就决定了它是否对生物的生存有利,这只是一种奇妙的说法,即如果这种突变伤害了动物,那么动物存活的时长就不可能这么长以至于可以将基因传递下去。相反,如果这种变异对动物有帮助,那么这些变异的动物就会一直拥有大量基因相似的后代。

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在沙鼠的例子中,控制胰岛素产生和其他性状的突变热点可能为沙鼠在严酷的沙漠景观中的生存提供了关键保障。但即使这些突变在某些方面对动物有所帮助,但这些突变也会或多或少对生物的其他部分造成伤害,但总体来说好的部分超过坏的部分。

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