文/徐鑫
人際關係主要分同事、親戚和鄰居。基因間的關係也差不多，可以分為「同事」基因，「親戚」基因和「鄰居」基因。
「同事」基因：彼此配合，共同完成某些細胞事件的基因以，例如TP53基因可以和P21等基因一起調節細胞的死亡等，就是「同事」基因。
「親戚」基因：屬於同一個家族，結構，功能都類似，常常在不同場合發揮作用，有時候也可以互相替代的基因，就像出生於同一家族，但在不同地方生活，偶爾來往的親戚。例如BRCA1，BRCA2等基因，就是「親戚」基因。
那麼什麼是「鄰居」基因呢？我們知道，基因是存在於染色體上的，所以，在同一條染色體上位置相近的基因，就可以稱為「鄰居」基因。
自從分子生物學誕生以來，「同事」基因的研究成為主流。許多參與重要細胞事件的分子被確定。這些密切聯繫的基因群體常被稱為「通路」（pathway）。一些經典的細胞通路早已被確定，比如細胞對外界信號作出反應的MAPK信號通路。這條信號通路包括Ras，RAF，MEK和MAPK等「同事」基因。
「親戚」基因也很火。所謂一人得道，雞犬升天。那些重要的基因的親戚，也常常成為研究的寵兒。比如明星分子PD-L1的親戚PD-L2，也有很深入的研究。
和「親戚」基因、「同事」基因不一樣，「鄰居」基因並不被生物學家重視。因為一直以來，人們都是從細胞事件為研究對象的，而這些事件中，發揮作用的常常是「同事」基因、「親戚」基因。很少有人從基因的定位出發做研究。
所有基因在最初都是鄰居+親戚+同事
事實上，儘管「鄰居」基因現在不受重視，可是在進化過程中，它們曾經是最重要的基因組合方式。想想看，地球上最初的生命只有少數的基因，而這些基因都是居住在一起，共同進退，就像原始的氏族部落：協同行動，發揮所有的功能。
可是隨著基因家族的發展壯大，有些兄弟姐妹逐漸搬出舊居，這樣就形成了龐大的「親戚」基因。
這些來自不同家族的基因會組合在一起，共同完成一項事業，這就形成了「同事」基因。
所以，鄰居其實是基因在進化上最早存在的關係。
中國麂鹿和印度麂鹿很好地說明了鄰居基因的地位。中國麂鹿和人一樣，有23對染色體，印度麂鹿則只有3對半染色體，但是兩者的基因非常相似，外形也是如此。這說明了同事和親戚，都可以成為鄰居。
2018年中國的科學家成功地構建了只有一條染色體的酵母（一般來說酵母有16條染色體）。這同樣說明了同事和親戚，都可以成為鄰居。。
那麼，為什麼鄰居先後搬走了呢？其實，以鄰居為單位，即是親戚，又是同事，這是最好的組合，能夠保證效率。基因在細胞內往返調度，是需要很大的成本的，如果大家都在一起，那就像公司的員工住集體宿舍，用共同的食堂，共同的班車一樣方便。然而壞處也是明顯的，那就是一損俱損，一旦發生某些染色質區域的丟失，這些基因就會都受到影響。就像食堂發生食物中毒，所有員工都沒有辦法上班，工廠就停業了。基因組作為一個複雜的體系，每時每刻都會遭遇各種危機，所以分散目標，把不同基因放在不同的位置，就最大程度的減少了危機。不要把所有雞蛋放在同一個籃子裡，基因組就是這麼做的。
基因風險和效率的博弈
大家呆在一起風險大，大家都分開效率低。基因組需要做的就是在風險和效率之間平衡。所以，基因在鄰居、親戚和同事間做各種組合。下面就來舉幾個例子。
先看鄰居+同班同事：
在罌粟中，一種負責生物鹼noscapine合成的10個基因成簇存在。
9號染色體上的P16和P14都是抑癌基因，他們常常因為DNA上的一種特殊修飾而一起陷入沉默。
還有鄰居+倒班同事：
人類11號染色體上的H19和IGF2基因就是鄰居，而他們之間涇渭分明。H19表達量很低的時候，IGF2就很活躍，反之，H19表達量很高，IGF2的表達就下降。就像白班和晚班的計程車司機，很少見面。H19來源於母親的才表達，IGF2隻有從父親那裡遺傳來的才能表達。而在很多腫瘤中，H19和IGF2之間表達的早晚班平衡都被打破了，於是天下大亂，成就了腫瘤。H19到底如何發揮作用還不清楚，不過最近發現她似乎能產生很多小RNA。比如在675號小RNA。就像早班司機留在車上的東西會影響晚班司機的心情一樣，H19調控這些小的RNA能夠調控很多別的蛋白質，比如IGF1。當然也有可能調控IGF2。
FSTL1和microRNA-198是另外一個例子。他們兩兒壓根就是住在一起的，microRNA-198住在FSTL1基因裡面。microRNA-198是抑制皮膚損傷恢復的，FSTL1是促進皮膚損傷回復的。當皮膚受到損傷時，microRNA-198就被抑制，而FSTL1則被誘導，皮膚損傷的修復從此啟動。
當然在基因組中還遺留有鄰居+親戚+同事的組合，這存在於一些非常古老的基因家族。例如同發育密切相關的HOX家族基因。這個家族分為ABCD四個亞族，每個亞族都有不到13個基因，很多基因共同工作，如HOXA9和HOXA10。
線粒體：趕走親戚和同事
外鄉人常常比本地人有更大的壓力。本地人的一套房產抵得上外鄉人十八年的奮鬥。線粒體也是如此，這個外來者給細胞提供了巨大的能量儲備，但是它的工作環境非常侷促，以至於不得不把自己的很多基因趕走，只留下最重要的37個，用來編碼rRNA，tRNA，和13個關鍵基因，剩下需要的1000多個基因，則要依賴於細胞核。
廣義的鄰居
我們的鄰居概念是基於染色體定位的，但是基因間的一些超距作用提示，可能我們對鄰居的認識不夠深刻。
什麼是基因間的超距作用？
就是距離很遙遠的不同基因之間常常能發生某種聯繫。一個例子是核仁。這個細胞核內光鏡下很明顯的結構，其實是13，14，15，21，22五條染色體上的區段組織在一起的，用來產生核糖體，蛋白合成工廠。
另一個是2019年加州大學聖地牙哥分校發現的染色體外DNA（ecDNA）現象。ecDNA可以實現超長距作用，
超距作用提示鄰居的概念恐怕要擴大，比如從物理實體的鄰居到線上鄰居。
寫在最後
2020，一場疫情席捲全球，很多素昧平生的人走到一起為抗擊疫情而工作，既不是親戚也不是鄰居的人成為同事。
也許，對於基因同事、親戚和鄰居最好的說法就是：
我不認識你，但我們並肩戰鬥。
原載於科學網：http://blog.sciencenet.cn/blog-876720-668550.html
有巨大改動。