Science：新基因來自“垃圾”DNA

　　“新基因從何而來?”是遺傳學和進化生物學中長期存在的一個問題。來自加州大學戴維斯分校的研究人員證實，一些新基因是由非編碼DNA以比預想更快的速度生成。這一研究發現發表在1月23日的《科學》(Science)雜志上。

　　論文的資深作者、加州大學進化和生態學教授David Begun說：“研究清楚地證實了，一直以來基因都是由祖先序列(ancestral sequence)生成。”

　　諾貝爾獎得主大野乾(Susumu Ohno)曾提出一個著名的模型：一個新基因必然起源于一個早先已經存在的基因。當老基因發生復制，然后在功能上出現分歧時，新基因便出現了。在數年前，數年前Begun實驗室發現一些新基因似乎來自從前的非編碼DNA鏈，并在其他一些動物和植物中發現了相似的效應。

　　論文的第一作者、加州大學戴維斯分校博士后研究人員趙麗(Li Zhao，音譯)說：“這是第一個例子，表明了一些全新的基因仍然在一個物種中擴散。”

　　趙麗對幾種野生來源的黑腹果蠅品系睪丸中的RNA轉錄物進行了檢測，將它們與標準參考序列品系和兩個近緣物種表達的轉錄物進行了比較。她發現了142個多態性新基因表達于一些或全部黑腹果蠅品系中。

　　從黑腹果蠅與其近親擬果蠅(D.simulans)分離以來，這些基因均由祖先非編碼DNA生成。更細致地檢測這些基因的轉錄物，研究人員發現大多數的新基因都受順式作用調控，這意味著新基因的表達是由上游的調控元件所控制。此外，絕大多數的序列包含至少由150個堿基對構成的開放閱讀框 (ORFs)。

　　此外，這些基因還顯示出經歷自然選擇的跡象，意味著當攜帶它們的果蠅獲得生殖優勢時，它們擴散到了整個種群。它們分為兩大類：相比于低頻基因，一些高頻基因往往較大、較復雜，因此有可能具有更重要的功能。

　　Begun說，研究人員研究睪丸是因為早先的研究表明雄性生殖功能適應性進化速率比較高。他們計劃將他們的研究擴展至其他的組織。

　　趙麗說，有可能是當上游調控區域中的一種隨機突變導致一段非編碼序列轉錄為RNA時，便形成了這些新基因。

　　“如果它具有一種有益效應，那么它就會被選擇。此時此刻很難說這種現象對于生成新遺傳物質有多么重要，”趙麗說。