叶猴揭示自然选择如何塑造复制基因的进化

　　

    [生物通讯]一种濒危猴子使科学家们对进化有了新见解。原产于东亚和东南亚的食叶的叶猴（douc langur），基因组中有一个“复制”基因，这个基因是从一个编码特异酶的基因的突变体复制而来的，这个突变体突变后编码产出另外一种功能不同的酶。重建该基因突变的路径后，科学家们就自然选择如何塑造这样的基因复制展开了激烈的争论。

    纵观整个进化史，自然发生的基因多余拷贝在许多生物体的基因组中都出现过。基因复制被认为是新基因的主要来源以及对环境的适应。但科学家就自然选择采用什么方法来改变这些额外拷贝存在分歧。一些科学家认为正向选择对行使新功能的复制基因有利，但另一些科学家则把原因归结为缺少负向选择；因为这些新基因是多余的。但目前大多数研究都是建立在统计分析基础上，其分析结果不能明确区分这两种方法。

    现在，密歇根大学的进化遗传学家Jianzhi Zhang声称，两种理论都是正确的。他和他的同事在叶猴中发现了一个编码核糖核酸酶的复制基因。在人类和其它灵长类动物中，核糖核酸酶作用的是双链RNA；这种酶可能有助于机体抵御病毒，这些病毒中一些含有双链RNA。但在叶猴中，复制的核糖核酸酶基因进化成一个编码消化酶的基因。消化酶通过消化寄生于叶猴肠道中的发酵叶子的细菌的单链RNA来帮助机体补充蛋白。

    为查明这个复制基因是如何进化的，研究人员设计了9种突变基因编码的蛋白，每一蛋白都有一个氨基酸发生变化，这样就能与原始基因编码的蛋白区分开来。每一氨基酸变化都降低了酶的原始职能－－降解双链RNA的能力。这暗示复制基因进化的原因在于缺少负向选择。但统计分析的结果又显示，复制基因的进化速度要比随机变化快得多，这提示，正向选择也在起作用。研究小组将结果发表在2002年3月期的《自然遗传学》上。

    纽约州Syracuse大学的进化生物学家Shozo Yokoyama认为，Zhang的复制基因功能检测是通向了解基因复制在进化种扮演的角色的艰难而必要的一步。“但这还不是最后的答案。”他说。还需要做更多的研究，不仅要证明氨基酸变化是如何降低核糖核酸酶的原始功能的，而且还要查明氨基酸变化是如何帮助复制基因获得新功能的。

生物通摘译自SCIENCE NOW