首页 理论教育揭秘生命承重机制-基因科普书《生命密码》问世

揭秘生命承重机制-基因科普书《生命密码》问世

【摘要】:究竟是什么样的生命机制和动力造就如此之大的巨型基因组?其中一个不容忽视的事实是,我们发现“重复”在生命的演化过程中是极其普遍和频繁的。毫不夸张地说,整个生命,甚至整个宇宙,都是由基本的信息单位或物质单位由不同形式的重复和排列形成的。由于占据了基因组的大部分比例,故转座子被视为“暗物质”中非常重要的一类,是研究基因组大小变异与功能的热门课题。

究竟是什么样的生命机制和动力造就如此之大的巨型基因组?其中一个不容忽视的事实是,我们发现“重复”在生命的演化过程中是极其普遍和频繁的。毫不夸张地说,整个生命,甚至整个宇宙,都是由基本的信息单位或物质单位由不同形式的重复和排列形成的。

对于基因组来说,单碱基的串联复制,外显子的复制,基因的复制,大片段的复制,整条染色体的复制,甚至全基因组的复制,都是可以发生的。还用扑克牌类比的话,那就是从一张牌到一摞牌甚至一整副牌,都是可以根据需要(选择压力)不断复制的。在复制中变异,在复制中试错,在复制中创造,复制为整个生命演化提供了至关重要的力量。这个过程中,全基因组复制事件(一整副牌的复制)是基因组演化中最大的变异,其深刻地影响着物种基因组的结构、功能和适应性,影响着每一个基因、基因家族、遗传代谢通路和性状。

很多基因组在演化过程中都频繁经历全基因组复制事件。比如脊椎动物的祖先就曾经历过至少两次古老的全基因组复制事件,这两次事件对动物从无脊椎到脊椎的过渡起到了关键的作用,尤其是对其形态长成方面的塑造。而对于植物,90%以上的陆地植物均经历过一次或多次全基因组复制事件。另一方面,虽然现存的很多物种均以二倍形式存在,但也同时存在多倍体的物种形式,如六倍体小麦、四倍体土豆等;还有为了某种特定目的而人工培育的,如三倍体无子西瓜。(www.chuimin.cn)

与此同时,还有一类很淘气的扑克牌,可以在一摞牌甚至整副牌中跳来跳去,我们称之为“跳跃的基因”,即转座子[1],这类活动对巨型基因组大小的塑造也功不可没。由于占据了基因组的大部分比例(如玉米基因组80%以上是转座子,此项发现于1983年获得诺贝尔奖),故转座子被视为“暗物质”中非常重要的一类,是研究基因组大小变异与功能的热门课题。