基因代謝速度決定哺乳動物進化

通常認為人類和黑猩猩之間僅有1%～2%的基因差異，但事實上，區分人類和黑猩猩的基因比科學家預料的要多。一項新的研究表明，把人類和近親——黑猩猩區分開的是人類獲得新基因、拋棄舊基因的速率。

人類比黑猩猩和其他哺乳動物基因代謝速度快。（圖片提供：《科學》雜志網站）

 
人類和黑猩猩這兩個物種500萬年以前還是一家，通常認為現在只有1%～2%的基因差異。但是這個百分比指的是基因中核糖的不同。然而，進化不僅僅能夠修補基因序列，即使基因本身不變，不同物種基因副本的數量也是可變的。基因有時增加，有時丟失。然而，定量計算這種得失很難，要求知道許多物種完整的基因組序列。
 
現在，由于一些哺乳動物的基因組測序已經完成，并有了一套新的統計方法，美國印第安那大學的Matthew Hahn和同事進行了基因代謝（gene turnover）計算的研究。他們測量了6種哺乳動物基因組中基因復制和丟失的速度。在觀察了1萬個基因家族中的大約12萬個基因后，研究人員發現哺乳動物的基因代謝比犬類和嚙齒動物快。而人類基因代謝的速率更快，是猴子的1.6倍，非哺乳動物的2.8倍。由于這么快速的淘汰更新，人類22000余個基因中，有6.4%沒有在黑猩猩中表達出來，這導致兩者表現出來的差別更加大了。
 
“你可以把基因組想象成旋轉門——基因通過它進進出出。”Hahn的這一成果10月18號在線發表在《遺傳學》上。他表示，基因代謝為自然選擇提供了“燃料”，迅速擴張的基因家族顯示出DNA的適應性變化。其中一支異軍突起的基因家族是一組腦基因，它們在人類中擴大了一倍多。
 
美國科羅拉多大學的基因組生物學家James Sikela表示，該研究強調了“基因代謝在哺乳動物進化過程中的重要作用”。但是他警告說，研究人員使用的最近“完成”的基因組序列可能會存在所謂的裝配誤差（assembly errors），并且很難證明一個基因完全缺失，另外，基因多余的副本可能被忽視。這些因素都會導致速率估計不準確。不過Hahn表示，他們測試了誤差的影響，在考慮誤差的情況下，所得數據還是可以解釋人類快速的基因代謝率對進化的影響。