根據(jù)12月20日發(fā)表在《Cell Reports》上的一項研究，人類仍在進化新的基因。研究人員報告說，隨著我們的血統(tǒng)進化，至少有155個人類基因從以前被認為是“垃圾”的DNA區(qū)域中涌現(xiàn)出來，其中包括大約400萬至600萬年前人類從黑猩猩中分離出來的兩個人類特有的基因。

“我認為這是一項偉大的研究，”Salk研究所的生物學(xué)家Alan Saghatelian說，他沒有參與這項工作。他補充說，如果有更多這樣的基因隱藏在顯而易見的地方，他“不會感到驚訝”。

這項新研究中描述的基因之所以長時間未被發(fā)現(xiàn)，是因為它們很小:它們的長度最多只有300個核苷酸，而一個典型的人類基因平均有10到15,000個堿基對。Saghatelian解釋說，盡管它們擁有開始和停止密碼子，可以像傳統(tǒng)基因一樣被細胞的轉(zhuǎn)錄機制讀取，但這些所謂的微基因——有時被稱為短開放閱讀框架(sORFs )——長期以來一直被認為是沒有功能的。

但最近的研究發(fā)現(xiàn)，敲除sORFs 會阻礙細胞生長，這表明它們畢竟很重要。例如，2020年的一項研究在人類細胞中發(fā)現(xiàn)了數(shù)百種功能性sORFs ，無論是在基因組的編碼區(qū)還是非編碼區(qū)。希臘瓦里亞歷山大弗萊明生物醫(yī)學(xué)科學(xué)研究中心的計算進化生物學(xué)家Nikolaos Vakirlis對這個數(shù)字很感興趣，他和他的同事們覺得有必要進一步研究這些基因上的奇怪現(xiàn)象，并推出了最新發(fā)表的研究。Vakirlis說:“我們到處都能發(fā)現(xiàn)特定物種的基因。所以它們的起源必須有一條進化路線。

利用2020年研究的數(shù)據(jù)，研究小組掃描了人類和脊椎動物的基因組，尋找產(chǎn)生蛋白質(zhì)的功能性sORFs 。然后，利用已知的人類和脊椎動物系統(tǒng)發(fā)育信息，他們預(yù)測了在進化史上出現(xiàn)新的微基因時估計的sORFs 之間的進化關(guān)系。

通過這一過程，研究小組確定了所有脊椎動物共有的155個微基因。根據(jù)之前研究的數(shù)據(jù)，其中44種對細胞生長至關(guān)重要。其中三種具有與肌肉萎縮癥、色素性視網(wǎng)膜炎和Alazami綜合征等疾病相關(guān)的疾病標志物。研究小組還發(fā)現(xiàn)了一種與人類心臟組織有關(guān)的微基因，這種基因在大約700萬到900萬年前黑猩猩和人類從大猩猩中分離出來后突然出現(xiàn)。

有趣的是，Vakirlis和他的同事們發(fā)現(xiàn)這些新基因是從DNA的非編碼區(qū)域產(chǎn)生的，而不是通過突變或復(fù)制現(xiàn)有的基因。雖然基因復(fù)制被認為是所有物種新基因的主要來源，但微基因的出現(xiàn)可能解釋了人類如何發(fā)展出一些獨特的人類特征，以及其他動物如何獲得獨特的物種特異性表型。

Dana Farber癌癥研究所的醫(yī)生、Broad研究所的博士后研究員John Prensner沒有參與這項研究，他在電子郵件中說:“這項研究真的很重要?！彼忉屨f，科學(xué)家們已經(jīng)知道sORFs 和其他非規(guī)范的開放閱讀框架有一段時間了，但還沒有確定它們可能做什么。他解釋說，即使在今天，微基因也是一種潛在的進化途徑。它們編碼“原始蛋白質(zhì)”，或生物體開始嘗試的小蛋白質(zhì)。這些蛋白質(zhì)可能無處可去，隨著時間的推移會從基因組中消失，但也可能具有有用的功能，最終在基因組中固定下來。

Vakirlis說，“可能有更多的”sORFs 等待發(fā)現(xiàn)，也許更多的sORFs 與疾病有關(guān)。他指出:“這些只是在兩種細胞系上進行的實驗?！彪S著在其他細胞系上進行更多的實驗，研究人員可能會發(fā)現(xiàn)大量與健康相關(guān)的信息，“并開始思考我們是否可以將[sORFs ]靶向于治療目的?！?/p>