DNA的十大奇异事实,你知道几个科普

(本文来自“中国毒理学会”)

脱氧核糖核酸(DNA)在遗传和生命维持方面的作用是20世纪最伟大的发现之一。我们的每个细胞里都盘卷着差不多两米长的DNA。对DNA的研究远未达终点,但是目前的一些发现便已经让人觉得眼界大开。

1、三亲之子

人类基因组是由我们细胞核内的全部DNA组成的。然而,我们体内还有其他来源的DNA。线粒体是我们细胞的动力室。人们认为,线粒体其实是一种简单的细胞,在久远的过去的某段时间入侵了我们的细胞。这一理论的证据之一是线粒体拥有它们自己的DNA,而且独立复制。

胚胎形成时,它的基因组一半来自母亲,一半来自父亲。但是所有的线粒体都来自母亲的卵子。如果这些线粒体出现了突变,那么由此产生的所有线粒体后代都会携带这一突变。这往往是致命的。为了阻止这种事情的发生,一种潜在的治疗手段被开发出来——这种手段本质上会产生一名有3位父母的孩子。母亲的卵子会和通常一样与一枚精子结合,接下来胚胎细胞的细胞核会被取出,放置在一枚被去掉了细胞核的卵细胞中。因此,这枚细胞会拥有其母亲和父亲的DNA,以及第三人的线粒体DNA。

2、染色体重排

染色体是真核生物基因组所在的大型DNA组段。人类拥有23对染色体,黑猩猩则拥有24对。如果人类和黑猩猩关系很近,那么这个区别该如何解释?我们可以猜测,在黑猩猩和人类分道扬镳之后,有两对染色体在人类细胞内融合成了一对。当我们观察人类2号染色体时,会发现它很像是两条较短的黑猩猩染色体融合。2号染色体甚至拥有两套染色体的特征,而其他都只有一套。这是怎么回事?

当染色体被复制时,它们往往会经历一个再结合的过程。在这个过程中,成对染色体的相似区域相互交换。这具有演化方面的意义——这样的DNA混合可以产生更大的多样性。然而,有时候交换会错误地发生在不成对的染色体之间。这可能造成疾病,有时候可能还会把两条染色体拼接到一起。过去的某个时间,我们的祖先身上发生了这种事情,给我们留下了非常巨大的2号染色体,并将我们送上了当前这条演化道路。

3、定制DNA

地球上所有的生命形式都有着同样的基本遗传结构。在每一处有生命的地方都存在着同样的4种碱基——它们是构建DNA的基本单位。这一事实有两种可能的解释:要么仅有这4种碱基可以形成稳定的DNA,要么生命仅仅诞生过一次,所有的后代都继承了这4种碱基作为生命的材料。

研究人员创造了与生物原有的碱基结构几乎完全一致的化学物质,以便对这些核苷酸相似物进行检验。相似化学物质被注入细胞之后,人们发现它们并入了DNA。以这种方式形成的DNA在结构和功能上与天然的DNA非常类似。这一结果表明,我们都在使用的DNA本质上无非是几十亿年前我们的第一位祖先某次选择的结果。

4、新功能化

人类基因组包含大约20,条编码蛋白质的基因。很多基因相互之间非常相似,显然互为变异版。通过比对基因序列,科学家们有可能对基因的功能做出准确的猜测。但我们怎么会拥有变异了的基因版本呢?

转座子似乎起到了一定作用。如果DNA的一个片段被复制进入一条新的DNA后又跳出,我们便拥有了同一个基因的两个副本。变异往往是致命的,但是如果有两条基因供你摆弄,那么只要一条能保持活跃,另一条就可以随便变异。因此一条基因得以演化出新的功能。这个过程叫做新功能化(neofunctionalization)。

5、跳跃基因

同一玉米上可能有着不同颜色的玉米粒。图片来源:listverse.







































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