逆轉(zhuǎn)錄病毒解開(kāi)人類(lèi)進(jìn)化之謎
在過(guò)去的十年里，科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了古細(xì)菌系感染源的殘余，即所謂人內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒，其事實(shí)上是由人基因組的一部分組成。曾經(jīng)認(rèn)為這些只是沒(méi)有活性的“垃圾”DNA， 事實(shí)上許多這些元件在人的細(xì)胞中履行一定的功能。如今，由喬治亞大學(xué)的John McDonald和國(guó)立衛(wèi)生院國(guó)家生物技術(shù)信息中心的King Jordan 領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新的研究首次表明，人類(lèi)和黑猩猩在同一時(shí)期有過(guò)一次轉(zhuǎn)錄活性的大爆發(fā)，由此推測(cè)人和黑猩猩是在600萬(wàn)年前從同一個(gè)祖先中分離出來(lái)的。這些新的研究結(jié)果有賴于逆轉(zhuǎn)錄元件，這是一種富含于人類(lèi)基因組的特殊類(lèi)型的轉(zhuǎn)錄元件。事實(shí)上，從更為初級(jí)靈長(zhǎng)類(lèi)到現(xiàn)代人，它們都有分布。這一研究的結(jié)果發(fā)表在《基因組通訊》雜志上。
幾百萬(wàn)年以來(lái)，在轉(zhuǎn)錄元件和它們的宿主基因組之間一直存在著分子武器的競(jìng)賽。宿主基因組不斷地進(jìn)化出新的調(diào)節(jié)機(jī)制來(lái)沉默那些包括使轉(zhuǎn)錄元件進(jìn)行復(fù)制的突變效果。反之，這也對(duì)轉(zhuǎn)錄元件施加了選擇壓力，促使它們進(jìn)化出相應(yīng)的機(jī)制來(lái)逃避這種控制。結(jié)果形成一種內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，來(lái)增加生物體的復(fù)雜性。就像兩個(gè)國(guó)家之間進(jìn)行軍備競(jìng)賽產(chǎn)生的新技術(shù)可以脫離并用于非軍事目的一樣，這些由于轉(zhuǎn)錄元件和宿主基因組之間的“軍備競(jìng)賽”所導(dǎo)致的新的調(diào)節(jié)機(jī)制可以用于加速生物水平的進(jìn)化。
一個(gè)相對(duì)的突然遺傳變異導(dǎo)致進(jìn)化改變的理念由來(lái)已久。科學(xué)家們，例如后來(lái)的Stephen Jay Gould在二十多年以前提出了一種被稱(chēng)為“點(diǎn)斷平衡機(jī)制”的學(xué)說(shuō)。這一學(xué)說(shuō)并沒(méi)有完全被科學(xué)家們接受，它假設(shè)進(jìn)化更依賴于基因組突然的、非預(yù)期的變化，而不是達(dá)爾文提出的需要極端長(zhǎng)期的自然選擇所導(dǎo)致的逐漸進(jìn)化。
當(dāng)達(dá)爾文的理論已經(jīng)提出一個(gè)多世紀(jì)以后，用現(xiàn)代的工具對(duì)DNA進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)人和黑猩猩的DNA有超過(guò)95％的一致性，為突變的起源提供了線索。然而，為突然的遺傳變異尋找真正的證據(jù)卻進(jìn)展緩慢。但是，通過(guò)使用系統(tǒng)發(fā)生統(tǒng)計(jì)，McDonald和King能夠區(qū)分最新的人內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒（HERVs）和更為古老的種系。在發(fā)現(xiàn)人專(zhuān)一性逆轉(zhuǎn)錄病毒的同時(shí)，另一些研究人員認(rèn)為人和黑猩猩的分歧是突然事件。同樣令人感興趣的是，人們發(fā)現(xiàn)最古老的HERV亞家族元件與最新出現(xiàn)的元件緊密相關(guān)，并且最新的元件是由最古老的元件派生出來(lái)的。作者指出：“這表明古老的HERVs家族具有能夠在長(zhǎng)期的進(jìn)化時(shí)段中保持生物活力的潛力。”
關(guān)于這些逆轉(zhuǎn)錄元件如何在人的基因組中游弋，并有可能導(dǎo)致形態(tài)學(xué)水平的有機(jī)體改變還只有假說(shuō)。但是，越來(lái)越多的證據(jù)表明它們?cè)?jīng)是，并且現(xiàn)在仍然是驅(qū)使細(xì)胞和生物水平進(jìn)化的動(dòng)力。雖然這只是初步的證據(jù)，但已經(jīng)表明有可能正是它們使人類(lèi)成為今天的樣子。
新生命網(wǎng)站 2002-8-8
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