「共享」基因物種跨越之謎

　　「共享」基因物種跨越之謎

　　一對雙胞胎

　　「共享單車」你或許見得多了，「共享基因」你聽說過沒有？在我們身體裡存在的基因，有可能與蜥蜴、小丑魚、青蛙、螃蟹，乃至海膽和海鞘這些原始物種相似？事實上，在整個生物進化過程中，物種間的轉移是一件經常發生而且再正常不過的事。準備好跟著跳躍基因一起跳進它的世界了嗎？

　　文、圖/廣州日報全媒體記者 黃嵐

　　通訊員張燦城

　　最新研究

　　物種跨越：

　　或為人類進化的新型遺傳方式

　　「跳躍基因」這個名字很形象，單看字面上的含義，我們很容易理解，這種基因的特性就是「從一個地方『跳』去另一個地方」。不過這種特殊基因的能耐，絕非我們想像中那樣，僅限於在同一物種間「遊走」那麼簡單。

　　不久前，在《Genome Biology（基因組生物學）》的科學期刊上，刊登了最新的研究結果，論文通過分析「跳躍基因」在不同生物體基因組中的存在，研究了它在哺乳動物中的可能作用，並由此得出結論——這些跳躍基因的活動促進了哺乳動物的進化，而人就是一種哺乳動物。

　　說得明白一點，就是某些基因會神通廣大地「跨物種」存在，跳躍基因在哺乳動物、爬行動物、魚類、兩棲動物、節肢動物和原始物種的生物體中，具有極為相似的分布。在這次的研究中，來自阿德萊德大學遺傳與進化系的研究人員，還發現了跳躍基因新的橫向轉移目的地——寄生蟲載體，也就是說臭蟲、水蛭或者蝗蟲之類，都可能與我們擁有相似的基因。除此之外，他們在蝙蝠和青蛙等新的譜系中，也發現了跳躍基因家族成員「BovB」的身影。

　　從細菌到人類，實際上，自然界中基因的物種間轉移幾乎無處不在。跳躍基因就像一名身手靈活的遊擊隊隊員，能夠在基因組各處移動，有時甚至會插入到其他基因中。所以在過去，它們常常被看作是一無是處的寄生蟲，不需要為宿主貢獻什麼，就可以複製自身並一代一代地傳承下去。

　　然而科學發展的步伐從未停歇，通過這些年的研究，人類終於發現曾被誤認為是「垃圾」的跳躍基因，其實也身兼重任。沒有一成不變的生活，也沒有一成不變的生命。跳躍基因的存在的意義，就是為人類乃至地球上的各種不同「生命」，增加更多「可能性」。

　　專家解惑

　　在牛的體內，為何會有蛇的基因？

　　千萬年前，當一隻蜱蟲叮咬了蛇之後，又叮咬了一頭牛，這樣的偶然事件對進化史產生了怎樣的影響？今時今日，澳大利亞阿德萊德大學的最新研究成果可以解釋因果——跳躍基因能夠在物種間水平轉移。蜱蟲的這兩口，使蛇體內的某個基因，被「水平轉移」到了牛的基因組中固定下來，並流傳至今。這便是跳躍基因的「神奇之處」。

　　一直以來，我們對於「跳躍基因」，對於因跳躍基因而發生的「物種轉移」，知之甚少。就此，記者採訪到北京理工大學生命學院譚信教授，一起「解讀」這種為生命帶來無限「可能性」的特殊基因。

　　「跳躍基因的概念，是著名美國遺傳學家芭芭拉·麥克林託克在上個世紀40年代提出的，最初它並不被承認，直到上個世紀60~70年代尋找到更多的跳躍基因，這一概念才廣泛地被接受，麥克林託克因此獲得1983年的諾貝爾生理學和醫學獎。」譚信教授告訴記者，跳躍基因的另一個說法叫轉座子，不但能夠協助病毒傳播，還可以藉助某些生物進行橫向傳播。「比如上述例子中，蜱蟲吸了蛇血，把蛇的基因帶進了自己的體內，如果一些具有蛇基因的蜱蟲叮咬牛，就會把蛇的基因傳遞給了牛。」

　　人類會因為跳躍基因的插入破壞正常的基因結構，引起諸如血友病等疾病，這種「轉座」一般對生物體是有害的。但譚信教授表示，也有少量的「插入」可能為某些基因帶來好處，使帶有這種「插入」的個體在自然選擇中保留下來，造成生命的進化。

　　「同卵雙胞胎」，為何性格南轅北轍？

　　跳躍基因還有沒有其他作用？今年6月，陽明大學腦科學研究所副教授蔡金吾，利用諾貝爾獎的「跳躍基因」技術，應用在大腦發育疾病篩檢，找出30多個可能造成大腦發育疾病的基因，成果發表在國際頂尖期刊《Nature Communications（自然通訊）》上。

　　來自美國生物研究中心遺傳學實驗室的研究者表示，生物體胚胎大腦細胞的跳躍基因，同樣具有「跳躍」能力，這些細胞最終會成長為大腦神經細胞。即使是由同一對父母所帶大的同卵雙胞胎，他們的心智功能、行為特徵，以及罹患心理或神經衰退疾病的機率也可能會截然不同，這背後的原因之一就是「跳躍基因」。

　　「人類基因組中絕大多數的跳躍基因都是沉默的，也可以稱之為『死亡狀態』，我們在基因組中看到的成百萬的拷貝，基本是以前基因『跳躍』留下的『化石』，但也有少量跳躍基因仍然保持轉座活性。」譚信教授說，同卵雙胞胎最開始的遺傳組成完全相同，但在發育過程中由於跳躍基因「蠢蠢欲動」，會造成一對雙胞胎的基因組逐漸出現差異，造成他（她）們在心智功能、行為特徵及患病的機率的某種差異。

　　值得注意的是，在與記憶形成有關的海馬神經元的前體細胞中，出現更多保持轉座活性的跳躍基因「L1」的拷貝。跳躍基因造成海馬神經元「多樣性」的結果，或許有助於提高個體的記憶力，但譚信教授同時也表示，這種較強的「跳躍」活動，並不一定總帶來好的結果——另有研究發現，精神分裂症患者的大腦前葉有更多的「L1」轉座活動；而在我們大腦裡的「L1」轉座，還可能與孤獨症有關。

　　慶幸的是，這些關於跳躍基因的研究，都可能為一些神經系統疾病提供新的診斷指標。

　　延伸閱讀

　　「跳躍」

　　物種間的「徵服戰」

　　跳躍，是一種動態的改變，也是一種較量與徵服。研究者發現，細胞器和細胞核之間的基因也會發生跳躍，跳躍可能是它們在進化中相互「徵服」的一種方式。為了更好地適應和生存，「跳躍」的本質，就是物種之間的「徵服戰」。

　　不僅僅是在動物界，在植物界中也能發現跳躍基因的「戰場」——我們在菜市場所見到的五顏六色的玉米粒，屬於天然玉米的一種自然現象，由於跳躍基因「作祟」，讓玉米粒出現不同顏色。這種現象其實在生物中很常見，比如說擁有紫色、綠色和紅色的葡萄，還用從淺橙到深紅顏色的血橙果肉，乃至番茄的各種奇形怪狀等等，都與轉座子和基因之間的作用有關。

　　譚信教授告訴記者，跳躍基因的活動，實際上就是一種物種間自然發生的現象，而且不光是跳躍基因，其他DNA序列都可以通過某種渠道，比如寄生生物和病毒，在物種間進行橫向轉移。「在人體生存的各種細菌的基因，也會時常進入我們的細胞內。如果能認識到，這種基因轉移現象在自然界分分秒秒地發生著，哪怕在我們的基因組中，也存在著數以萬計的『遊擊隊員』，我們對它們就不會恐懼。」

　　人類身上共有2萬多個基因，找出哪些基因與疾病有關，將有助於提早篩檢疾病，甚至發展新的治療策略。譚信教授表示，跳躍基因的結構和功能的發現，完全有賴於基因組測序技術的發展。「未來或許可以開發出新的藥物控制跳躍基因的活性，達到預防和控制疾病的目的。」