多达1/3的基因似乎没有任何“父母”,也不属于任何“家族”。不过,这些“孤儿基因”中有一部分可谓功成名就,甚至有一小部分似乎在人类大脑的演化过程中起过重要作用。
但是,它们是从哪里来的呢?这些基因没有显而易见的祖先,就像是凭空产生的,但这显然不可能。所有人都以为,随着我们知道的越来越多,这些基因的“家人”就会被我们发现。可惜,事实恰恰相反。
自从我们发现了基因,生物学家就在探索它们的起源。生命刚刚兴起时,最初的基因想必是偶尔产生的。不过,几乎可以肯定,生命起源于rna世界。因此在那个时候,基因不可能只是作为蓝图,用来制造引导化学反应的酶——基因本身当时就是酶。如果有随机过程产生了一小段rna,能够帮助它自己更好地自我复制,那么自然选择就会立即起效。
然而,随着活细胞的演化,事情变得好复杂。基因变成了编码蛋白的一段dna。要产生一种蛋白,就要先转录出相应dna的rna拷贝。没有“dna开关”的参与,这个过程不可能发生。所谓“dna开关”,就是dna在编码蛋白的片段之外额外多出的一小截,表达“把这段dna转录成rna”之意。接着,rna必须进入蛋白质生产车间。在复杂的细胞内,这个过程要求rna上带有更多额外的序列,用作标签来表示“把我翻译出来”和“从这里开始制造蛋白”等等。
如此复杂带来的一个结果就是,通过随机突变把一段垃圾dna变成一个新基因的几率,似乎会非常非常之小。就像35年前法国生物学家弗朗索瓦.雅各布(fran??oisja.玛尔.阿尔巴(ralbà)和玛卡雷娜.托尔-里埃拉(carenatoll-riera)主持的一项研究,对270个灵长目孤儿基因进行了分析,发现仅有1/4能够用复制后快速演化的理论来解释)。相反,大约60%的基因似乎是全新的。“从头演化显然是一种强大的力量,随着时间不断产生出新的基因,”陶茨说,“看来大多数孤儿基因都有可能是从头演化而来的。”
可是,这怎么可能?诺尔斯和麦克莱萨特发现,他们找到的那些孤儿基因,与已有的旧基因在位置上紧挨在一起,而且还略有重合,因此这些孤儿基因或许能够“借用”旧基因的开关。类似的,阿尔巴和托尔-里埃拉也发现,270个灵长目孤儿基因中有半数从“转座子”基因中获得了部分序列,那些转座子就像寄生物一样能够在基因组中跳来跳去。与此同时,人类基因组研究encode项目在2013年初发表论文称,我们的dna中散落着成百上千万可能有用的短开关片断,而且一个开关能够搭配多个基因。
“人会生病,细菌也会,尽管细菌很微小,但是它们能被更微小的病毒——噬菌体所感染。”
珍妮咬断了嘴巴里面的巧克力b" />。
“噬菌体就像个小小的注s" />器一般,把针头c" />入细菌,将自己的遗传物质强行注入到细菌体中,从而使细菌变成一个生物工厂,制造更多的噬菌体。”
凯瑟琳点点头:“病菌都是这么干的。”
“通常情况下,生病的细菌也就是被噬菌体感染的细菌最终会死亡,但也存在例外……”珍妮嘴角露出了笑意,但这种邪恶怪科学家的感觉是怎么回事……?
“一些彪悍的细菌可能驯化噬菌体,使噬菌体成为细菌的盟友。彪悍的细菌会将噬菌体的基因组整合到自身的基因组中,帮助它们抵抗恶劣环境或是抵抗抗生素,通俗地讲使之成为超级细菌。”
超级细菌什么的,凯瑟琳当然知道了,在21世纪的时候,这玩意儿却曾经也闹得沸沸扬扬了。
超级细菌因为抗生素无效,在印度等地引起了不小的波澜。