你的基因是从哪里来?显而易见的答案是——来自你的父母。他们的卵子和精子融合在一起,创造出独特的遗传物质组合,最终成为了你。然而,新的研究为这个众所周知的故事泼了一盆冷水:原来人类身上发现的大量基因物质,实际上是在过去某个时候,从其他物种身上“跳转”过来的,而这个过程可能是动物进化的主要驱动力,无论是鸭嘴兽还是人类。
人类和其他动物共享大量的遗传物质,这使得遗传学家重新思考传统的遗传观念。遗传物质除了在物种内部从亲代到子代间进行大量纵向传递,还会在不同物种的水平转移,这一想法可能会改变我们对于人类和其他动物如何形成的理解。研究表明,这种可能来自任何地方的外源DNA,最终会以某种方式进入我们体内,并开始改变周遭的事物。
跳跃基因并非真正的基因,而是基因之间的非编码遗传物质,是可转移的基因成分。人类基因组中超过一半的物质是这种转座子,然而,它的许多实际功能仍然是一个谜。其中一个功能似乎是尽可能地自我复制。为了搞清楚到底是怎么回事,研究小组在759个不同物种的动物、植物和真菌的基因组中,寻找BovB和另一种被称为LINE-1的转座子。
BovB和L1转座子是真核生物体内最丰富的两种逆转录转座子,然而,两者具有非常不同的特性,含有两种转座子的生物种类也差异巨大。在研究的759个不同物种中,BovB转座子只出现在72个物种中,且完全局限于动物。研究人员首先跟踪了这种类型的遗传物质,并且发现了一些奇怪的关联:一些BovB在青蛙和蝙蝠之间至少转移了两次;而且起源于蛇的BovB占牛和羊基因组的比例至少达到了25%。
人们一直以为L1转座子只是垂直传递,然而,根据Ivancevic的研究,他们在追踪L1后发现,L1占人类基因组的17%,可能比BovB古老得多。他们第一次发现L1也可以水平转移:L1一共出现在559个物种中,包括植物、动物以及几种真菌,普遍存在于除了鸭嘴兽和针鼹之外的所有哺乳类动物中,而鸭嘴兽和针鼹是仅有的两种含有BovB,然而缺失L1的物种。
这使得研究小组得出结论:L1转座子很可能从未存在于单孔目动物,相反,它们一定是在1.6亿至1.91亿年前,兽亚纲与原兽亚纲分离时,进入其他哺乳类动物共同祖先的基因组中。
并不是所有转座子本质上都是不好的。Ivancevic指出,虽然L1可能与癌症或神经系统疾病有关,但是其他转座子可能与胎盘形成有关,又或许能有利于免疫系统。有证据表明,转座子几乎是偶然地既做好事又做坏事。另外,人类的许多L1也不活跃。这就像是基因组试图利用转座子、或者抑制转座子以达到自己的效果。
科学家早就知道,基因物质可以在细菌之间水平转移——这就是细菌能够迅速对抗生素产生耐药性的原因。但发现更复杂的生物体也能做到水平基因转移的发现正变得越来越重要,并且这促使人们对基因遗传概念进行更多的研究。她说:“水平基因转移为一切都增添了随机的动态元素,这在某种程度上很酷。”