据Eurekalert网站报道,来自澳大利亚、亚洲、欧洲与美国的100位科学工作者经过多年研究发现,老鼠的基因远比先前想象中复杂。部分研究结论从某些方面完全推翻了遗传学家以前提出的一些假设。该研究成果报告已发表在2005年9月2日的《科学》杂志上。研究的主要发现是,哺乳动物的基因功能远比人们先前想象的复杂得多。
哺乳动物的遗传信息DNA可以比作一本庞大的百科全书,包含所有遗传资料。科学家在对哺乳动物基因组成的研究中发现,基因中有很多部分似乎不含有任何可用信息,这些部分的基因序列杂乱无章,没有规则。而穿插在这些无用基因片段中的才是真正有用的基因片段。
哺乳动物的基因存储在细胞核中。当细胞需要制造某种特殊蛋白质时,细胞核中的基因序列会找出生产该蛋白质所需的基因信息,并将其复制出来。只有这些经过复制的信息才允许离开细胞核。这些复制的遗传片段被称为RNA,类似于DNA。传统观点认为,每种RNA都含有特定蛋白质的遗传信息。
科学家早在三年前就已成功破解了老鼠的全部基因序列。此后,一个由100多位来自不同国家的科学工作者组成的研究小组开始研究老鼠体内由基因复制而成的全部RNA相关信息。经过反复实验,他们发现这些由DNA复制而成的RNA中,大约有超过60%与产生蛋白质无关,即它们不含有产生蛋白质的特定基因信息。
德国波恩的基因生物学家Andreas Zimmer教授表示:“科学家们不知道这么多‘无用’的RNA为什么会存在,它们真的对生物体没什么作用吗?”然而,研究发现这些RNA实际上对生物体有极其重要的作用。例如,即使在差异很大的两个生物个体之间,如老鼠和鸡,它们体内都含有相同或相似的RNA,这说明这些RNA并非完全无用。如果它们真的无用,就应该在漫长的进化过程中逐渐减少直至消失。
科学家对这些“无用”RNA产生了浓厚兴趣,想知道它们从何而来,出自细胞核基因中基因片段的什么位置,以及生物体为什么需要它们。研究发现,生物体基因序列所产生的有用或无用RNA片段分布十分不均匀。Zimmer教授在一篇题为“森林与沙漠”的文章中说道:“生物体基因序列中可能有些部分所产生的RNA都是有用的,可以产生蛋白质,而另一些部分所产生的RNA都是无用的,与产生蛋白质没有直接联系。”
实际上,科学家在生物体基因序列中只发现几万个可以被理解的部分,而由这些部分所产生的RNA竟然多达18万个。Zimmer教授解释道:“DNA把信息进行了压缩,当需要解读时再重新解码转化成RNA。”例如,当生物体需要某种RNA时,细胞核中的基因会选择多个DNA片段来合成某一RNA,即一个RNA可能由多个DNA片段组合而成,这解释了为什么DNA会产生这么多不同的RNA。科学家还发现同一DNA片段有可能产生不同的RNA,这些RNA分别含有相对应的蛋白质信息。
为什么哺乳动物的基因数目只是线虫基因数目的两倍?
此次研究成果也可能解释一个长久以来基因生物学家无法解答的问题:为什么哺乳动物的基因数目只是线虫基因数目的两倍?Zimmer教授说道:“基因生物学家曾认为某一DNA片段只能产生一种RNA,但就目前的研究看来,这种说法有待进一步证实。”哺乳动物会用不同的基因片段组合成某种RNA,该RNA中含有某种蛋白质的DNA合成信息。科学的发展越来越使科学家相信,哺乳动物的基因信息没有明确的界限,其中含有许多未知的秘密。