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美国科学家发现:"跳跃基因"决定你的大脑特性

时间:2005-06-19 21:15来源:科学网 作者:bioguider 阅读:

美国科学家发现:"跳跃基因"决定你的大脑特性(文)

   人的大脑具有惊人的多样性:世界上没有任何人的大脑是相同的,即使那些双胞胎也是如此。美国Salk生物研究中心的科学家有可能解释这个令人迷惑的生物大脑多样性之谜。"跳跃基因"是指基因组中有些基因会从一个地方转移到另一个地方,这样就可以在单个大脑细胞中改变其基因结构。如果这种跳跃基因足够多,那么大脑细胞基因的多样性也就不足为奇。


    美国Salk生物研究中心遗传学实验室负责人Fred H. Gage指出,此项新发现正好印证了达尔文的生物随机进化和选择进化的有关理论。跳跃基因会改变生物体的大脑细胞基因结构,经过自然选择使生物体慢慢进化,但是这种“跳跃基因”仅仅存在于生物体大脑中。比如说生物体的心脏细胞就不具备这种能力。


    生物体胚胎大脑细胞的基因同样具有与跳跃基因类似的能力,这些细胞最终会成长为大脑神经细胞。这种细胞在生长的过程中不断生成不同种类的神经细胞,而这些神经细胞最终组成了人类的大脑。但是这种说法也受到人们的怀疑。Gage解释说,有些科学家推测大脑细胞多样性同免疫系统细胞多样性具有相似的产生机制,并且这是目前找到的唯一具有类比性的解释。


    在生物体免疫系统中,基因会控制不同种类免疫细胞的生成,这些细胞再分别对应不同种类的抗原,这样,免疫系统就可以对付不同种类的病毒入侵。


    在他们的研究中,科学家仔细观察人类大脑中一种名叫LINE- 1的跳跃基因在老鼠大脑细胞中的行为。当科学家把具有LINE- 1的细胞植入老鼠大脑中时,每当这种跳跃基因发生跳跃,这种细胞就会产生变化。参与此次研究的科学家M. Carolina N. Marchetto说,当他们观察到此现象时十分兴奋,因为他们知道这确实是由于跳跃基因而不是生物体控制了这种细胞的变化。


    跳跃基因LINE- 1占到人类DNA总数的17%,但是科学家对它们知之甚少。几乎所有的跳跃基因都受到限制无法跳跃,但是它们可以通过"复制和粘贴"机制对细胞产生作用。以往科学家认为LINE- 1是DNA中的无用基因片断,他们只不过是人类进化过程中存留下来的无用信息。


    但是很早以前科学家就发现LINE- 1在人类卵巢中有活动迹象,这就使得科学家怀疑LINE- 1在生物体的进化过程中起到了一定的作用。但是人们一直没有证实LINE- 1在其它细胞中也有活动迹象。


    LINE- 1除了在人类卵巢中活跃外,还在人类大脑中和和神经细胞成长初期起到一定的作用。当生物细胞进行复制的时候,LINE- 1就会随机插入到新细胞的DNA片断中去。但是在生物体神经细胞中的LINE- 1似乎专门寻找并插入控制神经细胞种类的基因片断。参加此次研究的科学家Alysson R. Muotri认为,这或许是因为当神经细胞开始分裂和复制时,其DNA会自动留出某些空位来让LINE- 1插入。此次的研究成果显示出仅仅一个LINE- 1插入到细胞基因中就可能影响一个细胞的功能。


    然而Gage说道,科学家还不能确定LINE- 1在生物体神经细胞中的跳跃频率以及这种跳跃失败后会对生物体细胞产生什么样的变化。他们目前只是研究了单个跳跃基因对生物体细胞产生的变化,并且只能肯定这种跳跃基因确实会对细胞产生影响。


英文原文链接参见:http://www.scienceblog.com/cms/node/8191

 

(责任编辑:泉水)
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