缺陷根源：對人類基因而言，隨機性強過自然選擇的力量

2020-09-13 煎蛋

如果人類是進化力量篩選出的天選之子，為什麼我們仍有眾多遺傳缺陷？巴斯大學米爾納進化中心的科學家研究了這一問題，他們發現，在種群數量少的物種內，偶然事件強於自然選擇，從而使缺陷得以蔓延。

巴斯大學米爾納進化中心的Alex Ho和Laurence Hurst最近分析了從哺乳動物到單細胞藻類的各種基因組。他們比較了細胞用於製造蛋白質的遺傳指令，特別是基因末端的密碼——該密碼告訴細胞停止閱讀DNA上的指令——被稱為終止密碼子。

在製造蛋白質時，我們的DNA會以字符串的形式被解讀，在字符串的末端有所謂的終止密碼子，告知細胞停止讀取。在任何給定的基因中，大多數生物都可以選擇使用三個非常相似的終止密碼子之一，但是，其中一個(TAA)要比另外兩個(TGA和TAG)好用得多。

研究人員在《分子生物學與進化》上發表了論文，討論為什麼某些基因使用效率較低的終止密碼子，而自然選擇導致大多數基因使用效率更高的TAA密碼子。

他們發現，諸如人類和其他哺乳動物這樣種群相對較小且繁殖緩慢的生物，自然選擇傾向於保留最有利於表達的基因TAA。但是，由於偶然事件，使終止密碼子無效的突變的頻率可能會增加。當基數少時，隨機影響更大。這導致終止密碼子的效率比預期低很多。

相反，大量快速複製的物種(例如酵母或細菌)中，機會並不那麼重要，自然選擇往往會「淘汰」任何不利的突變，從而導致TAA非常普遍。

這些發現可能有助於為遺傳疾病設計全新的基因療法。

米爾納進化中心主任Laurence Hurst教授說：「我們的DNA庫比酵母之類要複雜得多。人類的細胞裡有很多神秘的DNA，而我們的每個基因通常具備多重功能，而酵母基因往往只有單一功能。

「我們的工作表明，自然選擇在人類之中不是很有效，因此我們的DNA類似於老爺車——能開，但是隨著時間的推移會產生各種不良的毛病和積垢。相反，酵母更像直接從陳列室出來的生物——完美的機器。」

他們的結果表明，人類和其他哺乳動物，在進化過程中無法維持理想狀態。它也支持這樣一種觀點，即人類DNA容易出錯且質量較差，不是像複雜系統中的精密零件那樣脆弱，單純是因為選擇的力量太弱小，無法阻止我們的DNA退化。

「這些結果之所以重要，是因為它們能幫助我們理解，某事很流行，並不意味著它就是最好的……在為基因療法製備新基因時，我們應像酵母學習，使用最佳終止密碼子：TAA。」

https://phys.org/news/2020-09-evolutionary-dice.html

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