《科学》：基因调节驱动进化

　　

生物通报道：耶鲁大学的研究人员发表在8月10日的《科学》杂志上的文章显示，他们通过采用新方法分析基因启动子序列变异，而且对基因调节推动进化分歧有了新的了解。

 

之前完成的基因组测序工作显示，人类和黑猩猩的蛋白质编码基因有99％是相同的。目前生物学家面临的挑战是解释导致人和猩猩之间明显差异的原因。通常认为，如果差异不是来自基因成分，那么就必然是来自基因表达的调节方式。

 

由于DNA调节区域或启动子的核苷酸序列要比他对应的蛋白质编码区域序列变化多，因此比较相关物种的基因调节情况就变得很困难。启动子的这种变化使得利用标准的计算机比较方法很难确定它们。

 

研究人员指出，尽管与DNA调节区域结合的许多分子已经被确定为转录因子，但这项新的研究则证实他们能够从功能上描绘这些相互作用并确定出特定的靶标启动子。研究人员惊讶地发现，即使亲缘关系很近的酵母种，其调节模式也明显不同。

 

在这项研究中，耶鲁大学的研究人员通过针对其功能而非序列的方式，发现了DNA结合位点。首先，他们分离出与启动子位点DNA特异性结合的转录因子。然后，他们分析了分离出来的序列，以确定不同种间调节区域的相似性和差异。

 

通过利用一组亲缘关系或近或远的酵母，研究人员能够看到之前无法知道的结构差异。研究人员希望这种方法将能够帮助他们进一步了解基因成分和基因调节在人类和黑猩猩分化问题中的平衡情况。

 

2005年，由来自美国、德国、以色列、意大利以及西班牙的67名科学家组成的国际科研小组完成了与人类关系最为密切的灵长类动物黑猩猩的基因组测序工作。这一名为黑猩猩基因测序与分析联盟的科研小组说，将黑猩猩与人类基因组进行比较是一个“历史性成果”。

研究显示，黑猩猩和人类基因组的DNA序列相似性达到99%；即使考虑到DNA序列插入或删除，两者的相似性也有96%；人类与黑猩猩有29%的共同基因编码生成同样的蛋白质。科学家说，人类与黑猩猩在600万年前由共同的祖先分别进化后，其蛋白质体系只经历过一次主要变化。两者之间的差异只相当于任意两个不同人之间基因组差异的10倍。

人类与黑猩猩的共同之处还在于，两者都拥有一些变异很快的基因。这些基因主要涉及听觉、神经信号传导、精子的生成、细胞内的离子传输。它们比其他哺乳动物同类基因的变异快得多。科学家认为，这些基因可能决定了灵长动物的特性。与其他动物相比，人类与黑猩猩还共有一些易于引起病变的基因。科学家认为，这些基因尽管在总体上削弱了灵长类动物的抵抗力，却使它们更能适应环境的快速变化。

人类与黑猩猩基因组的差异更引起科学家的兴趣。研究表明，在人类与黑猩猩基因组的约30亿个DNA碱基对中，有3500万对是有差异的。由于两者基因组在不同位置分别出现了碱基对的插入和删除，又另外造成500万个位点有差异。在这总共4000万个DNA序列差异中，绝大部分不具备实际功能或者功能很小，但也有300万个碱基对位于功能基因上。

　　科学家发现，人类身上的一些基因比黑猩猩的同样基因变异更快。其中最突出的是编码转录因子的基因，而转录因子负责“管理”胚胎发育时的一些关键基因。此外，黑猩猩身上缺乏人类拥有的约50个基因，其中有3个基因与炎症反应相关。而人类也缺乏黑猩猩所拥有的一个基因，这一基因能保护大脑不受早老性痴呆症的侵袭。

　　他们还发现，人类基因组有7个区域可能经历了25万年来的“选择性清洗”，也就是突变基因具有明显竞争优势。经过数百代繁殖后，突变种变成了种群里的优势种，相应的突变基因也变成了正常基因。人类基因组中经过“选择性清洗”的，就包括与语言相关的基因。（生物通雪花）