自然選擇才是最挑剔的科學評論家

　　2003年，人類基因組計劃向世界宣布“人類DNA中有30億個化學單位”。從那時起，科學家們便開始設計許多方法來組織和評估這些極為龐大的儲存信息。如今，冷泉港實驗室（CSHL）的科學家認為，自然選擇進化才是解析基因組的看家法寶。

　　我們已經知道，人類基因組中僅有1%由基因構成，這些基因生產組成我們身體和維持功能的所需蛋白。研究人員還了解到，人類基因組中大約5%在無數代突變和進化過程中依然保持相同或保守。

　　“減去1%的基因，這表明還有4%的基因組正在做某些重要的事情，但是我們并不確切地知道它們的功能，”CSHL的計算生物學家Adam Siepel教授說。

　　為了解開這4%的謎團，科學家們花了10多年時間來開發強有力的方法，以尋找基因組不同片段的不同功能，而且，必須在表觀基因組中找到證據。

　　表觀基因組影響著細胞如何以及何時啟用基因組的哪部分，在表觀基因組因素中搜尋模式，科學家得以猜測基因組的重要部分可能在哪。然而，這并不比試圖通過看“道具和服裝”猜想“演什么戲”容易。

　　不確定真實的生物學意義是現存的很多表觀基因組研究的一大障礙。“所以，我們實驗室決定從一個不同的角度來看這個問題，”Siepel說。

　　Siepel和同事Brad Gulko在最新發表的《Nature Genetics》文章中解釋了他們找到的繞過這個障礙的方法。

　　“我們讓進化告訴我們，基因組哪些部分有多重要，以及我們從每個表觀基因組數據集中能了解多少？”

　　他們首先利用現代人類群體數據來尋找近期自然選擇的證據。然后比較人類與黑猩猩的基因組以獲得上可追溯到500-700萬年前的人類與我們的猿類表親的分歧。

　　“我們對整個時期自然選擇的強度進行排序，”Siepel解釋。

　　結果用來指導設計將要開展的研究策略。根據進化歷史，Siepel和同事們基于表觀基因組特征以及每個位點對我們物種存活有多重要，對基因組位點進行聚類。然后對每個特征的結果打分進行聚合以創建“量身定做因果圖（FitCons maps）”。

　　如果自然選擇在基因組中某個位點上具有強大的影響力——盡管發生了突變和進化，仍然保存了無數代——那么這部分基因組對于生存應該就很重要。此外，如果表觀基因組分析鑒定出更多保守位點，就證明這可能是一個富含有意信息的研究。

　　Siepel希望，FitCons可以幫助確定哪些表觀遺傳標記或標記組合能夠對進一步研究最有用。“我們所做的就是通過將進化信息與我們已知的信息接軌，看看我們能從中學到什么，”他說。