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人体内20000多个基因中至少有75%竟是无用“垃圾”基因?

 林小霖 2020-02-05

众所周知,人体内的20000多个基因内所包含的遗传信息不单是决定了你的身高体重,而且还决定了你的素颜颜值到底有多高,甚至它还可能决定你的性格、情感,乃至你的人生伴侣。

这个决定过程,在19世纪50年代,才被科学家们认识到,并命名为“中心法则“,即是DNA把遗传信息传递给RNA(称之为遗传信息的转录),RNA再把这些信息用来编码蛋白质(称之为遗产信息的翻译),根据翻译的遗传信息来打造蛋白质则是组成生物体的组成成分。不单是人类会遵循这个法则,所有的生物都会遵循它来完成基因复制,除了某些只有RNA的细胞动物。

垃圾基因的发现

在起初之时,科学家认为基因内的所有DNA都会参与到转录过程,即是说所有的DNA都会被RNA翻译后用来编码蛋白质。但是,在过了20年后,科学界发现其实只有少部分的DNA最终会用来编码蛋白质,其中人类只有2%左右,也就是说,人类20000多个基因中只有400多个会编码,其他的是不会参与到这个过程中,被认为是没有的基因,甚至是“垃圾“基因。

由此产生了一个巨大的问题:“在人类此等精妙构造的躯体当中,怎可能存在如此之多的‘无用‘基因呢?这难道仅仅是物种进化过程产生的垃圾吗?”一直围绕许多科学家,他们为了证明这些基因也是“有用“的而非是”垃圾“的,与之展开殊死搏斗。在研究过程中,逐渐发现这些基因虽然不会参与到编码当中,但是还是具有一些功能的,并非纯粹是垃圾基因,例如端粒会延缓细胞的衰老、部分基因是脸部形状的塑造者等等。

垃圾基因的比例值确定??

在2012年,一个名叫ENCODE(Encyclopedia of DNA Elements)的基因研究组织,耗费重金,邀请有关基因研究全球顶尖的科学家汇聚一堂,共同研究人类的基因组中“到底是有多少DNA是无用的?”最后得出结果与之前的大不相同,发现人类基因中只有20%的DNA是无用的,其他的80%都是有用的。这个结论算是完美解决的科学家们所遇到的困境,可依然有些不同的科学家勇敢的站出来,对此举起了反对旗帜。其中最为有名的就是丹·格罗尔,一名来自美国休斯顿大学的生物学教授。

在格罗尔教授看来,ENCODE提供的研究结论根本就不能说服他,他撰文指出,“ENCODE对于‘有用‘的定义太过于宽泛了,只要是基因组显示出生物化学活动就算是’有用‘,但生物化学活动的门槛非常的低,例如只要DNA能转录成RNA就算是符合要求了”。他认为,“如果基因是有用的,就必须要在进化上体现它的作用,而且,如果突变扰乱了基因,那么就会产生有害的作用”。基于此,格罗尔教授提出一种新的计算“多少基因是有用的”模型,根据DNA突变产生的模式以及使物种内所有成员获益的突变去除方式。

真的只有20%的基因是无用的垃圾基因吗?

也就是说,格罗尔教授将从进化学的角度去从新审视“到底有多少基因是无用的”这一问题。众所周知,基因突变主要是产生在复制的过程中,在复制过程中,基因中的碱基对随机的发生组成或序列发生改变从而导致突变的发生。而当基因突变发生在无用的垃圾基因中时,它们并不会产生有害的作用,因为它们是不会参与到编码蛋白质的过程中;可当基因突变发生在有用基因中时,那么就可能产生严重的危害性,因为它会参与编码蛋白质。

由于所有的后代都会一定的几率继承各种的突变后的基因,假使基因突变是有害的,并且是有用基因中的,那继承这个基因突变的后代就会有更大的几率死亡。按照此,如果的有用的基因占的比例很大,那基因中积累的有害基因突变就越大,结局就是生育后的死亡也就越高了,因为后代们继承这些有害基因突变的概率非常大。

由此就会推导一个严重与事实不符的问题:生育后代的继承有害基因突变的概率加大导致死亡率增加,那么人类的数量就应是不断减少,人类逐渐走向面灭,然而事实是,人类的数量不断增加,越来越繁荣昌盛了。而且,要解决这个问题,人类就需要不断地进行生育,由数量的增加来减少有用基因带来的副作用。

到底是有多少DNA是无用的?

格罗尔教授通过建立的新计算模型,得出:如果人类基因全部都是有用的,那么人类的每对夫妻必须要生育1000万个孩子才能抵消全部有用基因带来的副作用(这也太可怕了!!要生1000万个!!!);如果人类基因中有80%的基因是有用的,那么就需要生育15个才能达到目的。这个两个结果,无论是哪一个,都严重与事实不符,因为人类夫妻生育孩子的平局数量是在2.1-3个之间。

格罗尔教授最后通过计算得到:人类基因中大约只有8%-14%的基因是有用的,即便是最大值也不可能超过25%,否则就与事实严重不符,没有科学性与说服力了。

而在2014年,PLoS Genetics杂志刊登了一份来自牛津大学惠康人类遗传学信任中心的盖顿·伦特博士研究论文,论文指出:人类基因中只有8.2%的基因是有用的,并且这8.2%的有用基因并不是同等重要的,只有大约1%的基因占据了人体内几乎全部的关键生物体制造过程的蛋白质。

这篇论文的恰好验证了格罗尔教授的计算结果。但是依然未能征服所有的学者们,因为人类内某些基因的功能与它们的序列是无关的。也就是说,纵然是基因发生了突变,也不会影响到它们的作用。对于这部分基因的比重,科学界是没有一个清晰的结论的。

最后,科学界称那部分基因为无用的垃圾基因,原因在于它们不参与编码蛋白质,也就是说它们即便是发生了有害的基因突变也不会对于人体造成什么伤害,但绝不是说它们就是完全没有用的,只是还有发现它们有什么作用而已!如果真的是完全没用的,那么怎么不它扔掉呢?

对于人类20000多个基因中,至多只有25%的基因是有用的,你是怎么看的呢?

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