基因是遗传的基本单位。近年来，科学界认识到基因可以起源于没有功能的非编码区“垃圾 DNA”。美国一项新研究发现，这种被称为“从头起源”的新基因在早期的数量可能远远超过人们此前估计，从而进一步证实这是一种比较普遍的基因产生机制。

新基因产生的方式主要包括基因重复、逆转座、外显子重排、基因分裂与融合以及基因水平转移等，但这都源于已有的基因。直至 2006 年，加州大学戴维斯分校 David Begun 研究组才通过果蝇证实，非编码区 DNA 也可以“变废为宝”产生基因。这种从头起源的基因产生机制随后在酵母、小鼠、人、水稻等多种物种中被证实广泛存在。

Begun 研究组在 24 日出版的《科学》（Science）杂志上报告说，目前发现的都是已经形成的新基因，对从头起源基因的产生过程和进化选择情况尚不清楚。为此他们利用黑腹果蝇群体进行研究，探索基因从头起源的动态演化过程。他们比较分析了 6 个品系的黑腹果蝇转录组，结果发现了 142 个从头起源的新基因，其中一半的基因只在个别品系的果蝇中存在。

研究第一作者赵莉（Li Zhao，音译）表示：“从头起源基因在群体中产生和扩散的数量比我们想象的要多，我们原先估计只有 20 到 30 个，但现在多了一个数量级。”

研究人员发现，这些基因受到自然选择，并推断从头起源基因产生的最简单模式可能是序列的上游通过突变和选择，产生了转录调控序列，然后转录机制结合这个区域对一段序列进行转录，最后这段序列固定下来参与各种生物学功能，形成新基因。

当然，并非所有从头起源基因都对物种有益。赵莉表示，只在个别品系果蝇中出现的所谓低频率基因很可能是“坏”基因，而在多个品系果蝇中出现的高频率基因则可能是“好”基因。不过，“对这些基因是否已经产生生物学功能，以及如果有生物学功能，它们的功能如何等问题，我们尚不清楚”。

鉴于他们的发现，赵莉和同事还在报告中写道，“如果不了解一个物种内的从头起源基因差异，人们甚至将无法准确表达或研究某一个生物体的生物学重要属性”。

原文检索：

Li Zhao, Perot Saelao, Corbin D. Jones, and David J. Begun. Origin and Spread of de Novo Genes in Drosophila melanogaster Populations. Science, 23 January 2014; DOI:10.1126/science.1248286