通过比较29种哺乳动物的基因组，一个国际研究小组在人类基因组中发现了大量的“黑物质”。由美国布洛德研究所科学家领导的这一个研究小组现已查明，控制人类基因组中基因在何时何地开启的就是这部分“黑物质”。这是解释与人类疾病有关的数千种遗传改变的重要一步。研究结果发表在12日的《自然》网络版上。

　　早期的一些人类和小鼠基因组对比研究惊人地发现，控制基因的调节信息就在基因当中。但这些研究所得出的结论是间接的，他们只是推断这些调节序列的存在，而不能发现它们。这些神秘的序列被称为基因组中的黑物质，与宇宙中不能看见的物质和能量一样。

　　这项新的研究为揭开这些神秘的基因组成份，研究人员从动物园中找了一些哺乳动物，包括兔子、蝙蝠、大象等。

　　在过去的5年中，布洛德研究所、华盛顿大学基因组研究所和贝勒医学院人类基因组测序中心对29种哺乳动物的基因组进行了排序。他们对所有的基因组作了比较，其中20种动物的基因组在这项研究中是首次报告，目的是寻找这些物种中没发生过大的改变的基因组区域。

　　“如果只研究少数物种，我们还不能确定起调节作用的区域。”麻省理工学院计算机学副教授马诺里斯•克里斯说。“我们这项研究在基因组的非编码区域找到了近300万个过去未曾发现的成分。这些成分被所有动物保留下来，而且一旦遭受破坏就会导致疾病。” 这一发现有助于对与遗传变异密切相关疾病有一个深入的了解。

　　“大多数与常见病有关的遗传变异发生在基因中的非蛋白编码区域。在这些区域很难找到变异的原因。”布洛德研究所脊椎动物基因组生物学主任克莉丝汀•林德布拉德•陶说。“这类研究很容易解释人类基因组中与疾病相关变异的作用。” 这一新发现让我们确定，黑物质的变异很可能与疾病有关，因为它们经过数百万年的进化后被保留下来，一旦遭受破坏就会导致某种特定的疾病。了解黑物质变异的原因和作用可以帮助揭开疾病的发病机制和药物的作用靶点。

　　科学家对36000万个黑物质中半数以上DNA碱基的功能已有所了解，并揭示了碱基A，C，T，G背后的含义：

　　•有近4000个过去未知的外显子，或编码蛋白的DNA片断。

　　•10000多个可能与蛋白形成有关的保留成分。

　　•1000多个在基因调节中扮演着不同角色的RNA二级结构新成员。

　　•270万个控制基因表达的转录因子预计靶点。

　　“我们可以利用这些珍藏的新成分去重新研究疾病。”克里斯说。“使用单一的基因组进行研究DNA会看起来很神秘，当研究整个进化史时就会了解其含义。”

　　研究人员通过收集基因组、穿越一亿多年的进化史去回顾过去，就会发现让哺乳动物适应环境和生活方式的根本改变。研究人员发现了一些进化迅速的特殊蛋白，包括与免疫系统、味觉和细胞分化有关的蛋白。他们还在基因中发现了数百种进化迅速的蛋白，它们当中的一些与骨骼重塑和视网膜功能有关。“通过比较哺乳动物的基因组，我们发现了一些所有哺乳动物共同的调节机制。”布洛德研究所主任埃里克•兰德尔说。“这些调节机制形成于一亿年之前，现在在人类仍然发挥着作用。” 除了发现所有哺乳动物共同的DNA调节机制外，研究人员还比较了只有人类和灵长类基因组中才有的改变迅速的区域。研究人员过去发现这类区域有200个，有些与大脑和肢体发育有关。现在发现这类区域有1000多个，这为了解人类进化提供了新的起点。

　　通过对许多动物的全基因组进行比较，可以对曾经难以识别的基因组区域有一个更明确的认识。“随着更多物种参与到研究中来，我们对基因组的认识会得到改善。”林德布拉德•陶说。