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英研究称5亿年前生物DNA错误复制促成人类

中国教育装备采购网2012-07-30 13:18围观535次我要分享

 

 

  一条文昌鱼,它是人类和其它有脊椎动物的远古近亲。它似乎和一种早期无脊椎生物在它发生那两次严重的基因复制错误之前的状态相当相似

  北京时间7月27日消息,据国外媒体报道,一项最新研究向我们讲述了这样一个故事:在大约5亿年前,在海底有一条无脊椎生物经历了两次成功的DNA复制——这是一次“程序错误”,但是这一个“错误”却意外地触发了其它生物包括人类的最终出现。

  好消息是这一次古老的基因“突变”极大地改善了细胞通讯系统,因此我们的身体细胞整合信息的能力比现有最先进的智能手机还要好。不过也有坏消息,那就是这种信息通讯偶尔会出现崩溃,导致这一现象的基因渊源最早可以追溯到寒武纪时期,这一缺陷会导致糖尿病,癌症和神经错乱。有关这一研究的论文作者之一,英国邓迪大学生命科学学院的卡罗尔·麦肯托什教授(Carol MacKintosh)表示:“借由有性生殖的生命体一般拥有两份基因,分别遗传自父方和母方。而在5亿年前所发生的事情便是:这一过程在一只无脊椎动物的身上出现了错误,它继承了两次原本应当只继承一次的基因组。而在后来的几代中,这一错误反复发生,基因数量再次翻倍。”

  麦肯托什教授表示,这样的基因复制现象也同样存在于植物演化过程中。因为采用这种新方法繁殖的后代在自然界中的适应和生存能力显然更强。她说:“这种复制并非是稳定的,然而绝大部分被复制的基因都很快丢失了,远远早于人类出现之前。”但是麦肯托什教授和她的小组发现确实有一小部分幸存了下来。

  她的研究组对人体细胞内数百种不同的蛋白质进行研究,考察它们对生长因素和胰岛素的反应情况,胰岛素是荷尔蒙的一种。在这一过程中涉及的关键性蛋白质被称作14-3-3。在这项最近的研究工作中,科学家们对这些蛋白质进行制图,分类并展开生物化学分析。正是在这一过程中她们回溯到了最初的基因复制时期,回溯到了寒武纪。

  世界上最初携带这一基因组的生物究竟是什么目前仍然无从知晓,不过麦肯托什教授表示现代生活在海中的文昌鱼似乎和这种早期无脊椎生物在它发生那两次严重的基因复制错误之前的状态相当相似。因此,麦肯托什教授认为“文昌鱼可以被视作是今天所有脊椎动物的非常古老的姐妹。”

  这种被一路继承下来的蛋白质似乎已经经过演化,它会形成一个“小组”,相比单个蛋白质的情况,这种蛋白质组能生成更多的生长因子。麦肯托什教授表示:“因此在人体细胞内部的这一系统的行为就像是一套信号多路分发系统,就像是我们的手机能得以同时处理多条信息的功能类似。”

  尽管像这样的“团队合作”有时也并非一直是有益的。但是研究人员们指出如果某项关键性的功能是由单一一个蛋白质实现的,比就像是在文昌鱼体内那样,那么这一蛋白质的丢失或突变将会是致命的。而如果蛋白质进行“团队工作”,即便其中的一个或几个出现丢失或变异,这个个体也将得以存活下来,尽管可能会有一些身体功能上的障碍。这种缺陷或缺陷可以解释疾病的发生,如糖尿病,癌症这些让人类深受其苦的病症。

  麦肯托什教授说:“在二型糖尿病中,作为对胰岛素的反应,肌肉细胞失去了吸收糖的能力。与此相反,癌细胞则是贪得无厌,完全打破规则,肆意抢占其它细胞的营养,疯狂生长。”克里斯·马歇尔(Chris Marshall)是英国皇家癌症医院所属癌症研究中心的细胞生物学教授。他说他认为这项研究工作“加深了人们对于控制我们细胞行为的信号机制演化进程。”

  麦肯托什教授和她的同事们目前正将注意力集中在一种能引起黑色素瘤和神经错乱的蛋白质大类上。由于这项研究中可能牵涉到和远古时期基因突变事件之间的联系,这项研究在帮助对抗疾病的同时还将有望揭开人类和其它动物的演化之谜。

来源:科学网责任编辑:荔枝

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